Preparación de muestras en Mediciones de microbalance de cristal de cuarzo de adsorción de proteínas y mecánica de polímeros

Resumen

El microbalance de cristal de cuarzo puede proporcionar propiedades precisas de masa y viscoelástica para películas en el rango de micras o submicrones, lo que es relevante para investigaciones en detección biomédica y ambiental, recubrimientos y ciencia de polímeros. El espesor de la muestra influye en qué información se puede obtener del material en contacto con el sensor.

Resumen

En este estudio, presentamos varios ejemplos de cómo la preparación de película delgada para experimentos de microbalanza de cristal de cuarzo informa el modelado adecuado de los datos y determina qué propiedades de la película se pueden cuantificar. El microbalance de cristal de cuarzo ofrece una plataforma únicamente sensible para medir los cambios finos en las propiedades mecánicas y/o de masa de una película aplicada observando los cambios en la resonancia mecánica de un cristal de cuarzo que oscila a alta frecuencia. Las ventajas de este enfoque incluyen su versatilidad experimental, la capacidad de estudiar los cambios en las propiedades en una amplia gama de longitudes de tiempo experimentales y el uso de pequeños tamaños de muestra. Demostramos que, en base al espesor y el módulo de cizallamiento de la capa depositada en el sensor, podemos adquirir información diferente del material. Aquí, este concepto se explota específicamente para mostrar parámetros experimentales que resultan en cálculos de masa y viscoelástica de colágeno adsorbida en complejos de oro y polielectrolitos durante la hinchazón en función de la concentración de sal.

Introducción

El microbalance de cristal de cuarzo (QCM) aprovecha el efecto piezoeléctrico de un cristal de cuarzo para controlar su frecuencia resonante, que depende de la masa adherida a la superficie. La técnica compara la frecuencia resonante y el ancho de banda de un sensor de cristal de cuarzo cortado AT (normalmente en el rango de 5 MHz)¹ en aire o un fluido con la frecuencia y el ancho de banda del sensor después de la deposición de una película. Hay varios beneficios para el uso del QCM para estudiar las propiedades e interfaces de película delgada, incluyendo la alta sensibilidad a la masa y potencialmente a los cambios de propiedad viscoelástica ....

Protocolo

Adsorción de colágeno QCM-D

1. Preparación de muestras y prelimpieza del sensor

1. Preparar 20 ml de tampón de acetato de 0,1 M, ajustando el pH con HCl y NaOH según sea necesario para lograr el pH a 5,6.
2. Añadir la solución de colágeno de cola de rata a los 20 ml de tampón de acetato en condiciones estériles a una concentración final de 10 g/ml.
3. Limpie el sensor de cuarzo recubierto de oro para eliminar el material orgánico y biológico^25,26.
   1. Coloque el lado activo del sensor hacia arriba en una cámara UV/Ozono y trate la superficie....

Resultados

Los cambios en la frecuencia con el tiempo durante la adsorción de proteínas muestran una curva y meseta característica que se muestran en la Figura 3A-B. El lavado tampón inicial de 1pbS a través de la superficie del sensor desnudo induce sólo cambios insignificantes en la frecuencia, ofreciendo una línea de base constante para actuar como referencia para los puntos de datos futuros. La introducción de la solución de colágeno hace que comience la adsorción de proteínas, obs.......

Discusión

Los resultados de la adsorción de colágeno abarcan los regímenes de Sauerbrey y viscoelástico. Al trazar los cambios de frecuencia normalizados al número armónico correspondiente, observamos que el límite de Sauerbrey se mantiene fiel para aproximadamente las primeras 2 h de la medición. Con el aumento de la masa de adcejo al sensor, sin embargo, los cambios de frecuencia normalizados para el tercer y quinto armónicos comienzan a desviarse unos de otros(t > 2 h), lo que indica una capacidad para determinar la.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Ácido acético	Sigma-Aldrich	A6283	Para la adsorción de colágeno Solución
de hidróxido de amonio	Sigma-Aldrich	221228	Para la adsorción de colágeno
Sonda acuosa de QCM	AWSensors	CLS 00050 A	Para la hinchazón de polielectrolitos
Colágeno I Proteína de rata, cola	Thermo Fisher Scientific	A1048301	Para la adsorción de colágeno
Agua destilada	Sigma-Aldrich	EM3234	Para la hinchazón de polielectrolitos; generalmente fácil de adquirir en los laboratorios de investigación, pero hay un número de catálogo en caso de que no sea accesible
Etanol	Sigma-Aldrich	793175-1GA-PB	Para la hinchazón de polielectrolito
Gibco Phosphate Buffered Saline	Thermo Fisher Scientific	20012-027	Para la adsorción de colágeno
Hellmanex III	Sigma-Aldrich	Z805939	para la adsorción de colágeno
Solución de peróxido de hidrógeno	Sigma-Aldrich	216763	para la adsorción de colágeno
Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Limpiaparabrisas para tareas delicadas, 1 capa	Fisher Scientific	06-666A	Para la hinchazón de polielectrolitos
NP2K VNA	Makarov Instruments		Para la hinchazón de polielectrolitos
Cloruro de poli(dialildimetilamonio), MW 200.000	Sigma-Aldrich	409022	Para la hinchazón de polielectrolitos; para el procedimiento de síntesis completo, véase Sadman et al.
Sal sódica de poli(estireno-sulfonato) 30% en peso en agua	Sigma-Aldrich	561967-500G	Para el hinchamiento de polielectrolitos; para el procedimiento de síntesis completo, consulte Sadman et al.
Bromuro de potasio	Sigma-Aldrich	793604-1KG	Para la hinchazón de polielectrolito
QSense QCM Explorer System	Biolin Scientific		Para la adsorción de colágeno
Acetato de sodio, anhidro	Sigma-Aldrich	S2889	Para la adsorción de colágeno
Recubridor de centrifugado, modelo WS-650MZ-23NPP	Tecnologías		Para el hinchamiento de polielectrolitos

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