Probenvorbereitung in Quarzkristall-Mikrobilanzmessungen der Proteinadsorption und Polymermechanik

Die Quarzkristall-Mikrobalance ist nützlich, um kleine Konzentrationen einer anderen Verbindung zu erfassen und kann auf Fragen zur Mechanik von Weichstoff- und Biomaterialsystemen angewendet werden. Der Hauptvorteil ist, dass die Quarzkristall-Mikrobalance in der Lage ist, hochgenaue Informationen für kleine Probengrößen zu erhalten. Beim Extrahieren mechanischer Eigenschafteninformationen ist es notwendig, mit Folien mit entsprechender Dicke zu arbeiten.

Die Forscher müssen bei der Analyse darauf achten, die richtige Modellierung für einen Film anzuwenden. Die Technik eignet sich gut für die Untersuchung einer Vielzahl von Materialsystemen und für das Verständnis, wie mechanische Eigenschaften von polymeren Materialien auf die Umwelt reagieren. Nachdem Sie alle notwendigen Geräte eingeschaltet haben, entfernen Sie das Durchflussmodul von der Kammerplattform und schrauben Sie die großen Daumenschrauben ab, um das Modul zu öffnen.

Trocknen Sie den O-Ring am Durchflussmodul mit einem Stickstoffgasstrom und überprüfen Sie, ob der O-Ring flach liegt. Montieren Sie den Sensor am O-Ring, indem Sie den Sensor mit der aktiven Flächenseite nach unten und einer ankerförmigen Elektrode platzieren, die auf den Marker im Durchflussmodul ausgerichtet ist. Finden Sie die anfänglichen Resonanzfrequenzen des Sensors.

Legen Sie die Einlasspumpenschläuche in die 1X PBS. Starten Sie den externen Pumpenstrom bei 25 Mikroliter pro Minute und überprüfen Sie die Schläuche visuell, um sicherzustellen, dass die Flüssigkeit durch das Rohr fließt. Lassen Sie den Flüssigkeitsfluss mindestens 15 Minuten richtig ausdemieren.

Drücken Sie in der Software die Startmessung, um die Messung zu starten und mit der Datenerfassung zu beginnen. Überwachen Sie die Häufigkeits- und Ableitungswerte mindestens fünf Minuten lang, um eine stabile Basislinie zu gewährleisten. Stoppen Sie die Pumpe und bewegen Sie den Einlassschlauch in die Kollagenacetat-Pufferlösung und nehmen Sie den Flüssigkeitsfluss wieder auf.

Beachten Sie die Uhrzeit dieses Ereignisses für eine spätere Analyse. Lassen Sie die neuen Frequenz- und Ableitungswerte für acht bis zwölf Stunden auf einen stabilen Wert ausdemadien, stoppen Sie dann die Pumpe, verschieben Sie den Einlassschlauch zurück zur 1X PBS-Lösung und setzen Sie den Flüssigkeitsfluss wieder auf. Beachten Sie die Uhrzeit dieses Ereignisses für eine spätere Analyse.

Erlauben Sie erneut, dass die neuen Frequenz- und Ableitungswerte 30 Minuten lang auf einen stabilen Wert ausdkalieren. Beenden Sie die Datenerfassung der Messung, und speichern Sie dann die Daten. Positionieren Sie zunächst einen nackten Quarzkristallsensor in einem Probenhalter, der mit dem Vektornetzwerkanalysator und dem Computer verbunden ist.

Schalten Sie den Analysator ein, um eine oszillierende Spannung auf den Sensor anzuwenden und ein Referenzleitfähigkeitsspektrum für den Sensor in Luft zu sammeln, dann den Probenhalter in einen mit destilliertem Wasser gefüllten lipless 100-Milliliter-Becher zu tauchen und ein Referenzleitfähigkeitsspektrum für den nackten Sensor in Wasser zu sammeln. Legen Sie einen kleinen Siliziumwafer in eine 0,5-molige Kaliumbromidlösung in einem Winkel ein, um während des Glühschrittschritts einen Dia für den Quarzsensor zu erzeugen, um zu verhindern, dass der Film vom Sensor abkommt. Bereiten Sie sich darauf vor, den PEC zur Oberfläche des Sensors hinzuzufügen.

Wenn sich der PEC-Komplex in zwei Phasen befindet, ziehen Sie vorsichtig etwa 0,5 Milliliter der polymerreichen Phase in die Pipette. Halten Sie den Druck auf die Pipettenlampe aufrecht, damit die polymerarme Phase nicht in die Pipette gelangen kann, ziehen Sie die Pipette aus der Lösung. Wischen Sie die Außenseite der Pipette mit einem Chem-Wisch.

Fügen Sie genügend Lösungstropfen weise auf die Oberfläche des Quarzsensors, um die Oberfläche vollständig zu bedecken. Stellen Sie sicher, dass sich in der Lösung auf der Sensoroberfläche keine sichtbaren Blasen befinden. Die PEC-Probe anschichten und den Sensor sofort in die 0,5-molige Kaliumbromidlösung eintauchen, um eine Salzkristallisation auf dem Film zu verhindern.

Lassen Sie den Film mindestens 12 Stunden lang glühen. Übertragen Sie den Sensor auf einen mit destilliertem Wasser gefüllten Becher, um das überschüssige Kaliumbromid aus dem Film und der Rückseite des Sensors zu entfernen. Lassen Sie den Sensor 30 bis 60 Minuten in der Lösung.

Nehmen Sie eine Messung des Films auf die Oberfläche des Sensors in Luft bezogen auf den nackten Sensor in luft. Lassen Sie die Filmdaten ausgleichwerden. Als nächstes geben Sie getrocknetes Calciumsulfat in ein 100 Milliliter lipless Becher ein und messen die vollständig trockene Filmdicke.

Calciumsulfat aus dem Becher entfernen und becheren mit destilliertem Wasser ab. Füllen Sie den 100 Milliliter lipless Becher mit 30 Milliliter destilliertem Wasser. Setzen Sie eine Rührstange ein, um sicherzustellen, dass das Wasser um den Film zirkuliert.

Messen Sie den Film in Wasser in Bezug auf den blanken Sensor in Wasser etwa 30 bis 45 Minuten oder bis die Filmdaten ausgeglichen sind. Bereiten Sie eine 15-Milliliter-Lösung von drei Molkaliumbromid, indem Sie 5,35 Gramm Kaliumbromid in einen abgestuften Zylinder und füllen Sie auf 15 Milliliter mit destilliertem Wasser. Wirbeln, bis er aufgelöst ist.

Stellen Sie sich dem Film weg, von wo die Kaliumbromidlösung dem Wasser zugesetzt wird, damit sich der Film nicht auflöst. Die Kaliumbromidlösung mit destilliertem Wasser in 0,1 Molschritten in das Becherglas geben. Stellen Sie sicher, dass das System ausgeglichen ist, bevor Sie eine weitere Zugabe der Kaliumbromidlösung hinzufügen.

Nachdem alle Daten erfasst wurden, entfernen Sie den Film aus dem Halter und legen Sie ihn in ein Becherglas mit destilliertem Wasser. Lassen Sie das Salz den Film für 30 bis 60 Minuten verlassen und den Film an die Luft trocknen. In dieser Studie führte die Einführung der Kollagenlösung dazu, dass die Proteinabsorption begann, die als stetige Abnahme der Häufigkeit und Zunahme der Ableitung im Laufe der Zeit beobachtet wurde, bis die Dichte der haftenden Kollagenplateaus an einer stabilen Basislinie war.

Die Frequenzänderungen korrelieren mit der Masse des Films und die Ableitung korreliert mit der Energieableitung aus dem Film. Ein theoretisches Modell ist erforderlich, um die viskoelastischen Eigenschaften quantitativ zu erhalten. Die viskoelastische Analyse von Kollagen mittels eines Leistungsrechtsmodells zeigt die Luftmasse, den komplexen Schermodul bzw. den viskoelastischen Phasenwinkel.

Die ersten 10 Stunden zeigen die Hauptadsorptionsstufe des Kollagens an die Sensoroberfläche an, wobei der Zeitraum zwischen 10 und 20 Stunden die Gleichgewichtsstufe vor der Pufferwäsche nach 20 Stunden anzeigt. Hier ist die Darstellung des viskoelastischen Phasenwinkels und des komplexen Schermoduls über den allgemeinen Probenbereich, der mit dem QCM gemessen wird. Die grüne Linie gibt die lineare Beziehung zwischen den beiden Eigenschaften an.

Dieses Diagramm zeigt, wie ein PEC eine breite Palette mechanischer Eigenschaften anhand des Verhältnisses von Polymer, Wasser und Salz im System demonstrieren kann. Die Probenvorbereitung wirkt sich direkt auf die Ergebnisse eines QCM-Experiments aus. Wenn Sie verstehen, welche Daten Sie aus einer Stichprobe lernen möchten, wird erläutert, wie dick die Stichprobe sein sollte.

Das QCM ist sehr nützlich für die Erfassung von ökologischen und biologischen Prozessen. Es kann auch das rheologische Verhalten im Hochfrequenzregime zur Charakterisierung der Viskoelastizität von Materialien untersuchen.