Síntesis, de la Asamblea, y caracterización de una sola capa de nanopartículas de oro protegidas Films de Electroquímica de proteínas monocapa

El objetivo general del siguiente experimento es sintetizar nanopartículas de oro estabilizadas con alquilato, conocidas como grupos protegidos monocapa o MPC, y ensamblar estos materiales en ensamblajes de película delgada que se utilizan como interfaz de absorción para la electroquímica monocapa de la proteína azarina. Esto se logra protegiendo primero los coloides de oro con ligandos orgánicos para crear nanopartículas de oro rodeadas por una película de folato de Alcan. A continuación, los MPC se anclan a sustratos de oro y vidrio y se conectan en red en finas películas multicapa unidas covalentemente cuyo crecimiento se rastrea mediante mediciones ópticas y electroquímicas, así como microscopía transversal.

Luego, la proteína de transferencia de electrones azarina se absorbe en la interfaz y se realiza la telemetría de la bóveda cíclica para la electroquímica monocapa de proteínas. Los resultados muestran que las interfaces de película MPC creadas por este procedimiento permiten un análisis electroquímico más optimizado de la proteína adsorbida basada en la película MPC, proporcionando una interfaz de adsorción más homogénea y una cinética de transferencia de electrones rápida que carece de la dependencia tradicional de la distancia. La principal ventaja de esta técnica sobre la electroquímica tradicional de proteínas es que los electrodos modificados cuando las películas de nanopartículas proporcionan una interfaz de absorción que da como resultado un comportamiento electroquímico más ideal medido por fotometría cíclica.

La demostración visual de este método es fundamental, ya que la síntesis incluye pistas visuales importantes, mientras que la construcción y caracterización de la película implica múltiples pasos intrincados y técnicas analíticas. Las películas de NPC se pueden ensamblar en electrodos de oro modificado o portaobjetos de vidrio mediante el uso de un método de ciclo de inmersión de capas alternas de MPC y moléculas de enlace de dilo. Y, en consecuencia, estas capas se pueden rastrear electroquímica u ópticamente hasta un espesor de película deseado.

Para sintetizar cúmulos de oro bajo una campana extractora con ventilación adecuada, comience por disolver 1,1 gramos de bromuro de tetraóxido de amonio en 30 mililitros de tolueno, disolver 0,38 gramos de hidruro de boro de sodio en alrededor de 20 mililitros de agua ultrapurificada de 18 mega ohmios y dejar que se enfríe en hielo durante al menos 30 minutos. A continuación, transfiera cuantitativamente una solución de agua de tetracloro de hidrógeno a la solución de tolueno de bromuro de amonio tetra ide utilizando cinco mililitros adicionales de agua ultrapurificada. Para transferir la fase de la solución acuosa de oro a la solución no acuosa, tape ligeramente y revuelva rigurosamente durante 30 minutos.

Por lo tanto, las fases acuosa de naranja quemado y no acuosa clara están bien mezcladas. Transfiera las fases acuosa clara y no acuosa de naranja quemada a un embudo separador. Deseche la capa acuosa y decante la capa no acuosa en un matraz limpio.

Agregue C seis y una proporción de dos a uno al tetracloro de hidrógeno o a la tasa que contiene solución no acuosa. Revuelva durante 30 minutos para formar un polímero dorado como se detecta por un cambio de color de naranja rojizo a una solución de amarillo pálido, casi incolora. Transfiera la mezcla de reacción a un baño de hielo aislado y enfríe a cero grados centígrados durante al menos 30 minutos agitando cuantitativamente y agregue rápidamente la solución de borohidruro de sodio enfriada a la mezcla de reacción para reducir el oro a un oro metálico en presencia de muslos.

Tras la adición, formará instantáneamente una solución negra espesa de racimos de oro protegidos monocapa o MPC. Agite la reacción durante la noche a cero grados centígrados al día siguiente. Transfiera la mezcla de reacción a un embudo separador.

Deseche la capa acuosa en un vaso de precipitados de residuos y en un rotativo. Evapore la capa de tolueno no acuoso hasta una sequedad casi completa, dejando un lodo negro y pesado en el matraz. Precipite los MPC agregando aceto nitrilo y deje reposar la solución durante la noche usando una frita de vidrio de porosidad media con accesorios de goma y un matraz de brazo lateral con un aspirador.

Recoja los MPC por filtración al vacío y enjuague con una gran cantidad de aceto nitrilo. Después de ensamblar electroquímicamente la celda sándwich, limpie el sustrato de oro realizando telemetría de volumen cíclico o CV en las ventanas de potencial de 0,2 a 0,9 voltios, 0,2 a 1,2 voltios y 0,2 a 1,35 voltios son 100 milivoltios por segundo en una solución de ácido sulfúrico 0,1 molar y cloruro de potasio 0,01 molar. Mida la corriente de carga de doble capa del sustrato de oro desnudo limpio realizando CV en condiciones estándar, que incluye una ventana de potencial de 0,1 a 0,4 voltios frente al cloruro de plata cy escaneado a 100 milivoltios por segundo en tampón de fosfato de potasio o KPB.

Deseche el tampón y enjuague dos veces en exceso con agua ultra purificada y etanol. Exponga el sustrato de oro limpio a alrededor de 300 microlitros de cinco milimolares de solución de C seis en etanol y déjelo reposar durante la noche para formar un C seis Sam ordenado. Deseche la solución de C six de la celda y enjuáguela dos veces en exceso con etanol y agua ultra purificada.

Mida la corriente de carga del SAM en condiciones estándar. Deseche el KPB y enjuague dos veces en exceso con agua ultra purificada y etanol. La corriente de carga debe disminuirse notablemente.

A partir de las mediciones de oro desnudo, exponga el sustrato de oro modificado SAM a alrededor de 300 microlitros de solución NDT de cinco milimoles en etanol y déjelo reposar durante una hora para interdispersar las moléculas de enlace NDT dentro del C six Sam. Deseche la solución de NDT y enjuague dos veces excesiva y minuciosamente con etanol y agua ultra purificada que una vez con metano diam. Exponga el sustrato de oro a una solución MPC de metano DIAM con agitación burbujeándolo lentamente con gas nitrógeno durante una hora.

Esta es la capa MPC de anclaje del conjunto de película. Deseche la solución de MPC y vuelva a enjuagar sucesivamente con diclorometano, agua ultrapurificada y KPB. Mida la corriente de carga de la capa MPC en condiciones estándar.

Deseche el KPB y enjuague en exceso con agua ultra purificada y metano DIAM. Exponga el sustrato de oro a alrededor de 300 microlitros de una solución NDT de cinco milimolares en metano DIAM con agitación burbujeándola lentamente con gas nitrógeno durante 20 minutos. Deseche el NDT y enjuague bien con metano DIAM para depositar la segunda capa de MPC.

Vuelva a sumergir el conjunto de película en la solución MPC de metano DIAM y déjelo reposar con agitación burbujeándolo lentamente con gas nitrógeno durante una hora de enjuague antes. A continuación, vuelva a medir la corriente de carga de la capa MPC en condiciones estándar y vuelva a enjuagar con el mismo procedimiento. Deposite capas MPC adicionales si lo desea.

Una vez completada la película MPC en red, enjuague el sustrato modificado con película KPB para absorber la proteína AZ en el ensamblaje de la película MPC. Inyecte alrededor de 150 microlitros de solución AZ de cinco a 10 micromolares en KPB en la celda sándwich E chem y déjela reposar tapada y refrigerada durante al menos una hora. Después de que la celda ECM vuelva a la temperatura ambiente, enjuáguela a fondo con KPB, vuelva a llenar la celda ECM con KPB y burbujee la KPB con gas nitrógeno durante 10 minutos.

Realice estudios electroquímicos monocapa como CV en la ventana de potencial de menos 0,25 voltios a 0,25 voltios. Escaneado a 100 milivoltios por segundo en KPB Enjuague un portaobjetos de vidrio modificado 3M PT MS con metano DIAM y colóquelo en una solución MPC de metano DIAM durante una hora mientras agita en un agitador a baja velocidad. Esto completa la primera capa de MPC del ensamblaje de la película mediante el anclaje de los MPC a los grupos finales del captano ME del cuerdo.

Enjuague bien el portaobjetos con metano Dior, séquelo con gas nitrógeno y tome un espectro UV vis del portaobjetos Después de remojar el portaobjetos en solución NDT en diama metano. Coloque el portaobjetos en una solución de MPC durante una hora mientras agita en un agitador a baja velocidad. Esto completa la segunda capa MPC del ensamblaje de la película.

Enjuague bien el portaobjetos con metano DIAM, séquelo con gas nitrógeno y tome un espectro UV vis del portaobjetos. La absorbancia en todo el espectro debe aumentar a medida que se absorben capas adicionales de MPC en el ensamblaje de la película. Para fijar una película MPC ensamblada en un portaobjetos de vidrio modificado 3M PT MS en un portaobjetos de microscopio estándar.

Prepare la resina epoxi embed eight 12 y deje que espese durante al menos 12 horas. Llene una cápsula de haz con resina epoxi e inviértala sobre la muestra de película MPC. Presione la cápsula para que una burbuja se eleve a la parte superior de la cápsula, creando un sello entre la resina epoxi y la muestra de película MPC.

Deje que se polymerice durante al menos 18 horas a 60 grados centígrados y luego enfríe los portaobjetos montados a temperatura ambiente. Caliente las correderas montadas durante 20 segundos en una placa calefactora de aluminio fundido a 200 grados centígrados para facilitar la extracción del bloque con el MPC adjunto en una película rápida. Corte la muestra que contiene la película del bloque de la cápsula del haz con una caña de sierra de joyero, la parte extraída en un molde plano de silicona con el lado de la película MPC hacia arriba hacia el interior del silicio.

Bueno, llene el pozo de silicona con resina epoxi a temperatura ambiente y deje que se polimerice durante al menos 18 horas a 60 grados centígrados. A continuación, ponga la muestra a temperatura ambiente. Corte secciones de muestra delgadas de 60 a 80 nanómetros en un ultra micrótomo Leica UCT utilizando un cuchillo de diamante para cortar secciones perpendiculares al borde del cuchillo, coloque secciones cortadas en rodajas en forma de película de soporte de carbono VAR en rejillas de cobre de malla 400 y tome imágenes TEM de las secciones transversales de los ensamblajes de película MPC que se muestran.

Estos son los resultados del monitoreo de corriente de carga de doble capa del crecimiento de la película MPC durante un total de cinco ciclos de inmersión que involucran una exposición alterna a soluciones MPC y NDT. Las corrientes de carga aumentan sistemáticamente con cada ciclo de inmersión. Adición de capas de MPC a la película.

Aquí hay un Volta Graham cíclico típico para AZ agregar absorción a un ensamblaje de película MPC recolectado usando una ventana de potencial de menos 0.25 a más 0.25 voltios escaneado a 100 milivoltios por segundo en tampón de fosfato de potasio de 4.4 milimolares. Aquí se muestra un monitoreo espectral representativo de UV vis del crecimiento de una película MPC ligada al diol en un portaobjetos de vidrio modificado 3M PT MS. Un ciclo de inmersión consiste en la exposición del portaobjetos de vidrio a la solución enlazadora de NDT, seguida de la exposición a la solución MPC.

Cada inmersión subsiguiente da como resultado un crecimiento en el espesor de la película y un aumento concurrente de la absorbancia. Esta figura muestra un análisis de imagen transversal de microscopía electrónica de transmisión de un conjunto de película MPC unido a DIA. El recuadro muestra una imagen TEM típica de MPC funcionalizados con hexa metol utilizados en el análisis TEM del ensamblaje de la película.

El uso de la Imagen J determinó que el diámetro promedio del núcleo de oro de los MPC es de alrededor de dos nanómetros. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo sintetizar, caracterizar y ensamblar películas MPC Golden Narrow Par que actúan como interfaz para la absorción y el posterior análisis electroquímico de proteínas redox. El proceso de ensamblaje de la película es fácilmente adaptable mediante la manipulación del procedimiento de síntesis de MPC, así como el mecanismo de enlace de partículas internas para acomodar la absorción de una amplia gama de proteínas.

Aunque este método puede proporcionar información sobre la electroquímica de la absorción de proteínas en plataformas sintéticas modificadas, también se puede aplicar al desarrollo de sistemas de modelado de transferencia de electrones, esquemas de biodetección y materiales sintéticos biocompatibles.