Estructuras interfaciales a nivel molecular de polímeros y biomacromoléculas reveladas a través de la espectroscopia vibratoria de generación de frecuencia de suma

Summary

Al ser ampliamente utilizada, la espectroscopia vibratoria de la generación de frecuencia de suma (SFG) puede ayudar a revelar el orden de la conformación de la cadena y el cambio estructural secundario que ocurre en las interfaces de polímero y biomacromolécula.

Abstract

Como espectroscopia óptica no lineal de segundo orden, la espectroscopia vibratoria de generación de frecuencia de suma (SFG) se ha utilizado ampliamente en la investigación de varias superficies e interfaces. Esta técnica óptica no invasiva puede proporcionar la información de nivel molecular local con sensibilidad monocapa o submonocapa. Aquí estamos proporcionando metodología experimental sobre cómo detectar selectivamente la interfaz enterrada tanto para macromoléculas como para biomacromoléculas. Con esto en mente, se discuten las estructuras secundarias interfaciales de fibroína de seda y estructuras de agua alrededor del modelo de dúplex de oligonucleótido de cadena corta. El primero muestra una superposición de cadena o un efecto de confinamiento espacial y el segundo muestra una función de protección contra los iones Ca²⁺ resultantes de la superestructura quiral de la columna vertebral del agua.

Introduction

El desarrollo de la espectroscopia vibratoria de generación de frecuencia de suma (SFG) puede datarse del trabajo realizado por Shen et al. hace treinta años^1,2. La singularidad de la selectividad interfacial y la sensibilidad de la subcapa hace que la espectroscopia vibratoria SFG sea apreciada por un gran número de investigadores en los campos de la física, la química, la biología y la ciencia de los materiales, etc^{3,4 ,5}. Actualmente, se está investigando una amplia gama de cuestiones científicas relacionadas con ....

Protocol

1. SFG experimental

1. Utilice un sistema comercial de picosegundo SFG (Tablade materiales),que proporciona un haz fundamental de 1064 nm con un ancho de pulso de 20 ps y una frecuencia de 50 Hz, basado en un láser Nd:YAG.
2. Convierta el haz fundamental de 1064 nm en un haz de 532 nm y un haz de 355 nm utilizando módulos armónicos segundo y tercero. Guiar directamente el haz de 532 nm como un haz de luz de entrada y generar el otro haz de infrarrojo medio de entrada (IR) que cubre el rango de frecuencia de 1000 a 4000 cm^-1 a través de la generación paramétrica óptica (OPG) / amplificación paramétrica óptica (....

Results

En la parte del coeficiente Fresnel de la Sección de Protocolo, hemos demostrado que, teóricamente, es factible detectar selectivamente una sola interfaz a la vez. Aquí, experimentalmente, confirmamos que esta metodología es básicamente correcta, como se muestra en la Figura 5 y la Figura 6.

La Figura 5 muestra la estructura interfacial enterrada PHEMA después de la intrusión de agua con una película de h.......

Discussion

Para investigar la información estructural desde un nivel molecular, SFG tiene sus ventajas inherentes (es decir, sensibilidad monocapa o submonocapa e selectividad interfacial), que se pueden aplicar para estudiar diversas interfaces, como la sólida/sólida, sólida/ líquido, sólido/gas, líquido/gas, interfaces líquido/líquido. Aunque el mantenimiento del equipo y la alineación óptica siguen llevando mucho tiempo, el pago es significativo en el medida en que se puede obtener la información detallada a nivel molecular en l.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DPPC)	Avanti Polar Lipids, Inc.	850355P-1g
Etanol anhidro	Sinopharm Reactivo químico Co., Ltd	100092680	≥ 99.7%
CaF2 prisma	Chengdu YaSi Optoelectronics Co., Ltd.
Cloruro de calcio anhidro	Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd	10005817	≥ 96.0%
DPPC deuterado (d-DPPC)	Avanti Polar Lipids, Inc.	860345P-100mg
Horno electromagnético	Zhejiang Supor Co., Ltd	C21-SDHCB37
Langmuir-Blodgett (LB) a través de	KSV NIMA Co., Ltd.	KN 2003
Bromuro de litio anhidro	Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd	20056926
Sistema de síntesis Milli-Q	Millipore		Agua ultrapura
Limpiador de plasma	Chengdu Mingheng Science& Tecnología Co., Ltd	PDC-MG Limpieza de	plasma con oxígeno
Poli(2-hidroxietil metacrilato) (PHEMA)	Sigma-Aldrich Co., LLC.	192066 MSDS	Mw = 300 000
Poliestireno	Sigma-Aldrich Co., LLC.	330345 MSDS	Mw = 48 kDa y Mn = 47 kDa
Capullos			de Bombyx mori
Hebra complementaria única de oligonucleótido	Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd.	H03596	5'-CGAAGGCTTCCAGCT-3'Cadena
única de oligonucleótido	Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd.	H04936	3 centavos modificado por colesterol-trietilenglicol (Chol-TEG) (5 centavos-GCTTCCGAAGGTCGA-3 centavos)
Carbonato de sodio anhidro	Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd	10019260	≥ 99.8
%Hilado	Instituto de Microelectrónica de la Academia China de Ciencias	KW-4A	Para la preparación de películas de loymer
Perfilador escalonado	Veeco	DEKTAK 150	Para la medición del espesor de la película
Sistema de espectroscopia vibracional de generación de frecuencia total (SFG)	EKSPLA		Un sistema SFG de picosegundos comercial