Synthèse, l'Assemblée, et caractérisation des nanoparticules Monocouche protégées Films d'or pour Electrochimie monocouche de protéines

L’objectif général de l’expérience suivante est de synthétiser des nanoparticules d’or stabilisées aux alkylates, connues sous le nom de clusters protégés par une monocouche ou MPC, et d’assembler ces matériaux en assemblages de couches minces qui sont utilisés comme interface d’absorption pour l’électrochimie monocouche de protéine azarin. Ceci est réalisé en protégeant d’abord les colloïdes d’or avec des ligands organiques pour créer des nanoparticules d’or entourées d’un film de pholate d’Alcan. Ensuite, les MPC sont ancrés à des substrats d’or et de verre et mis en réseau dans de minces films multicouches liés de manière covalente dont la croissance est suivie par des mesures optiques et électrochimiques, ainsi que par la microscopie en coupe.

Ensuite, la protéine de transfert d’électrons azarine est absorbée à l’interface et la télémétrie de la voûte cyclique est effectuée pour l’électrochimie monocouche de protéines. Les résultats montrent que les interfaces de film MPC créées par cette procédure permettent une analyse électrochimique plus optimisée de la protéine adsorbée basée sur le film MPC, fournissant une interface d’adsorption plus homogène et une cinétique de transfert d’électrons rapide qui n’a pas de dépendance de distance traditionnelle. Le principal avantage de cette technique par rapport à l’électrochimie traditionnelle des protéines est que les électrodes modifiées lorsque les films de nanoparticules fournissent une interface d’absorption qui se traduit par un comportement électrochimique plus idéal tel que mesuré par photométrie cyclique.

La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle car la synthèse comprend des repères visuels importants, tandis que la construction et la caractérisation du film impliquent de multiples étapes complexes et des techniques analytiques. Les films NPC peuvent être assemblés sur des électrodes en or modifiées ou des lames de verre en utilisant une méthode de cycle de trempage consistant à alterner des couches de MPC et des molécules de liaison dile. Et par conséquent, ces couches peuvent être suivies électrochimiquement ou optiquement jusqu’à l’épaisseur de film souhaitée.

Pour synthétiser des amas d’or sous une hotte avec une ventilation appropriée, commencez par dissoudre 1,1 gramme de bromure d’ammonium tétra-oxyde dans 30 millilitres de toluène, dissolvez 0,38 gramme d’hydrure de sodium et de borah dans environ 20 millilitres d’eau ultra-purifiée de 18 mégaohms, et laissez-le refroidir sur de la glace pendant au moins 30 minutes. Ensuite, transférez quantitativement une solution d’eau tétrachlorochlorée d’hydrogène dans la solution de bromure d’ammonium et de toluène en utilisant cinq millilitres supplémentaires d’eau ultra-purifiée. Afin de transférer progressivement la solution aqueuse d’or à la solution non aqueuse, bouchez légèrement et remuez vigoureusement pendant 30 minutes.

Ainsi, les phases aqueuse orange brûlée et non aqueuse claire sont bien mélangées. Transférez les phases aqueuse claire et orange brûlé non aqueuse dans un entonnoir de séparation. Jeter la couche aqueuse et transvaser la couche non aqueuse dans une fiole propre.

Ajouter du C six et un rapport de deux à un à la solution non aqueuse contenant de l’hydrogène tétrachloro ou du taux. Remuez pendant 30 minutes pour former un polymère d’or, comme détecté par un changement de couleur de l’orange rougeâtre à une solution jaune pâle, presque incolore. Transférez le mélange réactionnel dans un bain de glace isolé et réfrigérez à zéro degré Celsius pendant au moins 30 minutes en remuant quantitativement et ajoutez rapidement la solution réfrigérée de borohydrure de sodium au mélange réactionnel afin de réduire l’or un en un or métallique en présence des cuisses.

De plus, il formera instantanément une solution noire épaisse d’amas d’or protégés par une monocouche ou MPC. Agitez la réaction pendant la nuit à zéro degré Celsius le lendemain. Transférez le mélange réactionnel dans un entonnoir séparateur.

Jetez la couche aqueuse dans un bécher à déchets et rotatif. Évaporer la couche de toluène non aqueuse jusqu’à ce qu’elle soit presque complètement sèche, laissant une lourde boue noire dans le ballon. Précipitez les MPC en ajoutant de l’acéto nitrile et laissez la solution reposer toute la nuit à l’aide d’une fritte de verre de porosité moyenne avec des raccords en caoutchouc et d’une fiole de bras latéral avec un aspirateur.

Recueillir les MPC par filtration sous vide et rincer avec une grande quantité d’acéto nitrile. Après avoir assemblé la pile sandwich électrochimiquement, nettoyez le substrat d’or en effectuant une télémétrie voltique cyclique ou CV dans les fenêtres de potentiel de 0,2 à 0,9 volts, 0,2 à 1,2 volts et 0,2 à 1,35 volts sont de 100 millivolts par seconde dans une solution d’acide sulfurique 0,1 molaire et de chlorure de potassium 0,01 molaire. Mesurez le courant de charge de la double couche du substrat d’or nu nettoyé en effectuant un CV dans des conditions standard, ce qui comprend une fenêtre de potentiel de 0,1 à 0,4 volts par rapport au chlorure d’argent balayé à 100 millivolts par seconde dans un tampon de phosphate de potassium ou KPB.

Jetez le tampon et rincez deux fois excessivement avec de l’eau ultra purifiée et de l’éthanol. Exposez le substrat d’or nettoyé à environ 300 microlitres de solution de C six millimolaire dans de l’éthanol et laissez-le reposer toute la nuit pour former un C six Sam ordonné. Jetez la solution de C six de la cellule et rincez-la deux fois excessivement avec de l’éthanol et de l’eau ultra-purifiée.

Mesurez le courant de charge du SAM dans des conditions standard. Jetez le KPB et rincez deux fois excessivement avec de l’eau ultra-purifiée et de l’éthanol. Le courant de charge doit être nettement diminué.

À partir de celles des mesures de l’or nu, exposez le substrat d’or modifié SAM à environ 300 microlitres de solution de CND de cinq millimoles dans de l’éthanol et laissez-le reposer pendant une heure pour disperser les molécules de liaison CND dans le C six Sam. Jetez la solution de CND et rincez deux fois excessivement et abondamment avec de l’éthanol et de l’eau ultra purifiée qu’une fois avec du diam méthane. Exposez le substrat aurifère à une solution MPC de méthane DIAM avec agitation en le faisant bouillir lentement avec de l’azote gazeux pendant une heure.

Il s’agit de la couche MPC d’ancrage de l’assemblage du film. Jeter la solution de MPC et rincer à nouveau successivement avec du chlorométhane, de l’eau ultra purifiée et du KPB. Mesurez le courant de charge de la couche MPC dans des conditions standard.

Jetez le KPB et rincez abondamment avec de l’eau ultra purifiée et du méthane DIAM. Exposez le substrat d’or à environ 300 microlitres d’une solution de CND de cinq millimolaires dans du méthane DIAM avec agitation en le faisant bouillir lentement avec de l’azote gazeux pendant 20 minutes. Jetez le CND et rincez-le abondamment avec du méthane DIAM pour déposer la deuxième couche de MPC.

Immergez à nouveau l’ensemble de film dans la solution MPC de méthane DIAM et laissez-le reposer avec agitation en le faisant lentement bouillonner avec de l’azote gazeux pendant une heure de rinçage avant. Ensuite, mesurez à nouveau le courant de charge de la couche MPC dans des conditions standard et rincez à nouveau en utilisant la même procédure. Déposez des couches MPC supplémentaires si vous le souhaitez.

Une fois le film MPC en réseau terminé, rincez le substrat modifié au film avec du KPB pour absorber la protéine AZ sur l’assemblage du film MPC. Injectez environ 150 microlitres de solution AZ de cinq à 10 micromolaires dans du KPB dans la cellule sandwich E chem et laissez reposer bouchée et réfrigérée pendant au moins une heure. Une fois que la cellule ECM est revenue à température ambiante, rincez-la abondamment avec du KPB, remplissez la cellule ECM avec du KPB et faites buller la KPB avec de l’azote gazeux pendant 10 minutes.

Effectuez des études électrochimiques monocouches telles que CV dans la fenêtre de potentiel de moins 0,25 volt à 0,25 volts. Balayage à 100 millivolts par seconde dans KPB Rincez une lame de verre modifiée 3M PT MS avec du méthane DIAM et placez-la dans une solution MPC de méthane DIAM pendant une heure tout en agitant sur un agitateur à basse vitesse. Celle-ci complète la première couche MPC de l’assemblage du film en ancrant les MPC aux groupes d’extrémité du captane ME du sain.

Rincez abondamment la lame avec du méthane Dior, séchez-la avec de l’azote gazeux et prenez un spectre UV-vis de la lame après avoir trempé la lame dans une solution de CND dans du diam méthane. Placez la lame dans la solution MPC pendant une heure tout en agitant sur un agitateur à basse vitesse. Celle-ci complète la deuxième couche MPC de l’assemblage du film.

Rincez abondamment la lame avec du méthane DIAM, séchez-la avec de l’azote gazeux et prenez un spectre UV-vis de la lame. L’absorbance sur tout le spectre devrait augmenter à mesure que des couches MPC supplémentaires sont absorbées par l’assemblage du film. Pour fixer un film MPC assemblé sur une lame de verre modifiée 3M PT MS sur une lame de microscope standard.

Préparez la résine époxy embed eight 12 et laissez-la épaissir pendant au moins 12 heures. Remplissez une capsule de faisceau avec de la résine époxy et inversez-la sur l’échantillon de film MPC. Exercez une pression sur la capsule de manière à ce qu’une bulle remonte vers le haut de la capsule, créant ainsi un joint entre la résine époxy et l’échantillon de film MPC.

Laissez-le polymériser pendant au moins 18 heures à 60 degrés Celsius, puis refroidissez les lames montées à température ambiante. Chauffez les lames montées pendant 20 secondes sur une plaque chauffante en fonte d’aluminium à 200 degrés Celsius afin de faciliter le retrait du bloc avec le MPC attaché sur film rapide. Coupez l’échantillon contenant le film du bloc de capsule de faisceau à l’aide d’une scie de bijoutier, peignez la partie retirée dans un moule plat en silicone, avec le côté du film MPC vers le haut face à l’intérieur du silicium.

Remplissez bien le puits de silicium avec de la résine époxy à température ambiante et laissez-le polymériser pendant au moins 18 heures à 60 degrés Celsius. Appelez ensuite l’échantillon à température ambiante. Découpez de fines sections d’échantillon de 60 à 80 nanomètres sur un ultra microtome Leica UCT à l’aide d’un couteau diamanté pour couper des sections perpendiculaires au bord du couteau, placez des sections tranchées sur un film de support en carbone VAR sur des grilles de cuivre de 400 mailles et prenez des images TEM des sections transversales des assemblages de films MPC présentés.

Voici les résultats de la surveillance du courant de charge double couche de la croissance du film MPC pour un total de cinq cycles de trempage impliquant une exposition alternée aux solutions MPC et CND. Les courants de charge augmentent systématiquement à chaque cycle de trempage. Ajout de couches de MPC au film.

Voici un Volta Graham cyclique typique pour AZ ajouter absorber à un assemblage de film MPC collecté à l’aide d’une fenêtre de potentiel de moins 0,25 à plus 0,25 volts balayée à 100 millivolts par seconde dans un tampon de phosphate de potassium de 4,4 millimolaires. Un suivi spectral UV-vis représentatif de la croissance d’un film MPC lié au diol sur une lame de verre modifiée 3M PT MS est présenté ici. Un cycle de trempage consiste en l’exposition de la lame de verre à une solution de liaison CND, suivie d’une exposition à une solution MPC.

Chaque trempage ultérieur entraîne une augmentation de l’épaisseur du film et une augmentation simultanée de l’absorbance. Cette figure montre l’analyse d’une image en coupe transversale par microscopie électronique à transmission d’un assemblage de film MPC lié à la DIA. L’encart montre une image TEM typique des MPC fonctionnalisées hexamétholisées utilisées dans l’analyse TEM de l’assemblage de films.

À l’aide de l’image J, le diamètre moyen des carottes d’or des MPC est d’environ deux nanomètres. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de synthétiser, de caractériser et d’assembler le par d’or MPC de films qui agissent comme une interface pour l’absorption et l’analyse électrochimique ultérieure des protéines redox. Le processus d’assemblage du film est facilement adaptable en manipulant le processus de synthèse MPC ainsi que le mécanisme de liaison des particules internes pour s’adapter à l’absorption d’une gamme variée de protéines.

Bien que cette méthode puisse fournir un aperçu de l’électrochimie de l’absorption des protéines vers des plateformes synthétiques modifiées, elle peut également être appliquée au développement de systèmes de modélisation du transfert d’électrons, de schémas de biodétection et de matériaux biocompatibles synthétiques.