סינתזה, הרכבה, אפיון monolayer מוגן סרטים Nanoparticle זהב עבור אלקטרוכימיה monolayer חלבון

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא לסנתז ננו-חלקיקי זהב מיוצבים אלקילט הידועים כאשכולות מוגנים חד-שכבתיים או MPCs, ולהרכיב חומרים אלה למכלולי סרט דק המשמשים כממשק ספיגה לאלקטרוכימיה חד-שכבתית של חלבון אזארין. זה מושג על ידי הגנה תחילה על קולואידים מזהב עם ליגנדים אורגניים ליצירת ננו-חלקיקי זהב המוקפים בסרט אלקן פולאט. לאחר מכן, ה-MPCs מעוגנים למצעי זהב וזכוכית ומרושתים לסרטים דקים רב-שכבתיים המקושרים קוולנטית שצמיחתם עוקבת באמצעות מדידות אופטיות ואלקטרוכימיות, כמו גם מיקרוסקופ חתך.

לאחר מכן חלבון העברת האלקטרונים אזארין נספג בממשק ומבוצעת טלמטריית קמרון מחזורית לאלקטרוכימיה של חלבון חד-שכבתי. התוצאות מראות כי ממשקי סרט MPC שנוצרו על ידי הליך זה מאפשרים ניתוח אלקטרוכימי אופטימלי יותר של חלבון סופח המבוסס על סרט MPC, ומספקים ממשק ספיחה הומוגני יותר וקינטיקה מהירה של העברת אלקטרונים חסרת תלות מרחק מסורתית. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני אלקטרוכימיה מסורתית של חלבונים הוא שהאלקטרודות משתנות כאשר סרטי ננו-חלקיקים מספקים ממשק ספיגה המביא להתנהגות אלקטרוכימית אידיאלית יותר כפי שנמדדת על ידי פוטומטריה מחזורית.

הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שהסינתזה כוללת רמזים חזותיים חשובים בעוד שבניית הסרט ואפיונו כרוכים במספר שלבים מורכבים וטכניקות אנליטיות. ניתן להרכיב סרטי NPC על אלקטרודות זהב או שקופיות זכוכית ששונו על ידי שימוש בשיטת מחזור טבילה של שכבות MPC מתחלפות ומולקולות קישור דיל. וכתוצאה מכך, ניתן לעקוב אחר שכבות אלו באופן אלקטרוכימי או אופטי לעובי הסרט הרצוי.

כדי לסנתז אשכולות זהב מתחת למכסה אדים עם אוורור מתאים, התחל בהמסת 1.1 גרם של תחמוצת טטרה אמוניום ברומיד ב-30 מיליליטר טולואן, ממיס 0.38 גרם נתרן בורה הידריד בכ-20 מיליליטר של 18 מגה אוהם מים מטוהרים במיוחד, ואפשר לו להתקרר על קרח למשך 30 דקות לפחות. לאחר מכן, העבירו כמותית תמיסה של מי מימן טטרה כלורו לתוך תמיסת הטטרה איד אמוניום ברומיד טולואן באמצעות חמישה מיליליטר נוספים של מים מטוהרים במיוחד. על מנת להעביר את תמיסת הזהב המימית לתמיסה הלא מימית, מכסים קלות ומערבבים היטב במשך 30 דקות.

אז השלבים הכתומים השרופים, המימיים והצלולים הלא מימיים מעורבבים היטב. העבירו את השלבים הלא מימיים הצלולים והכתומים השרופים למשפך הפרדה. זורקים את השכבה המימית ושופכים את השכבה הלא מימית לבקבוק נקי.

הוסף C שש ויחס של שניים לאחד למימן טטרה כלורו או קצב המכיל תמיסה לא מימית. מערבבים במשך 30 דקות ליצירת פולימר זהב אחד כפי שזוהה על ידי שינוי צבע מכתום אדמדם לתמיסה צהובה חיוורת, כמעט חסרת צבע. מעבירים את תערובת התגובה לאמבטיית קרח מבודדת ומצננים לאפס מעלות צלזיוס למשך 30 דקות לפחות תוך ערבוב כמותי ומוסיפים במהירות את תמיסת הנתרן בורוהידריד המצוננת לתערובת התגובה על מנת להפחית את הזהב לזהב מתכתי בנוכחות הירכיים.

עם הוספתו, הוא ייצור באופן מיידי תמיסה שחורה עבה של אשכולות זהב מוגנים חד-שכבתיים או MPC. מערבבים את התגובה למשך הלילה באפס מעלות צלזיוס למחרת. העבירו את תערובת התגובה למשפך הפרדה.

השליכו את השכבה המימית לכוס פסולת וסיבוב. מאדים את שכבת הטולואן הלא מימית ליובש כמעט מוחלט, ומשאירים בוצה שחורה כבדה בבקבוק. זרז את ה-MPCs על ידי הוספת אצטו ניטריל ואפשר לתמיסה לשבת למשך הלילה באמצעות פריט זכוכית בעל נקבוביות בינונית עם אביזרי גומי ובקבוק זרוע צד עם שואב.

יש לאסוף MPCs על ידי סינון ואקום ולשטוף בכמות גדולה של אצטו ניטריל. לאחר הרכבת תא הסנדוויץ' באופן אלקטרוכימי, נקה את מצע הזהב על ידי ביצוע טלמטריית ווליום מחזורית או CV בחלונות הפוטנציאליים מ-0.2 עד 0.9 וולט 0.2 עד 1.2 וולט ו-0.2 עד 1.35 וולט הם 100 מילי-וולט לשנייה בתמיסה של 0.1 חומצה גופרתית מולרית ו-0.01 אשלגן כלורי מולארי. מדוד את זרם הטעינה הכפול של מצע הזהב החשוף הנקי על ידי ביצוע CV בתנאים סטנדרטיים, הכולל חלון פוטנציאלי בין 0.1 ל-0.4 וולט לעומת כלוריד כסף שנסרק ב-100 מילי-וולט לשנייה במאגר אשלגן פוספט או KPB.

יש להשליך את המאגר ולשטוף פעמיים יתר על המידה במים מטוהרים במיוחד ואתנול. חשוף את מצע הזהב הנקי לכ-300 מיקרוליטר של תמיסת C 6 של חמישה מילי-מולרית באתנול ואפשר לו לשבת למשך הלילה ליצירת C six Sam מסודר. השליכו את תמיסת C six מהתא ושטפו אותה פעמיים יתר על המידה עם אתנול ומים מטוהרים במיוחד.

מדוד את זרם הטעינה של ה-SAM בתנאים סטנדרטיים. השליכו את ה-KPB ושטפו פעמיים יתר על המידה במים מטוהרים במיוחד ואתנול. יש להפחית באופן ניכר את זרם הטעינה.

מזה של מדידות הזהב החשוף, חשוף את מצע הזהב המותאם SAM לכ-300 מיקרוליטר של תמיסת NDT של חמישה מילימול באתנול ואפשר לו לשבת במשך שעה אחת כדי לפזר מולקולות קישור NDT בתוך C six Sam. השליכו את תמיסת ה-NDT ושטפו פעמיים בצורה מוגזמת ויסודית עם אתנול ומים מטוהרים במיוחד מאשר פעם אחת עם מתאן קוטרה. חשוף את מצע הזהב לתמיסת MPC של DIAM מתאן עם תסיסה על ידי בעבוע איטי בגז חנקן למשך שעה.

זוהי שכבת ה- MPC העיגון של מכלול הסרט. השליכו את תמיסת ה-MPC ושטפו שוב ברציפות עם מים מטוהרים במיוחד של כלורו מתאן ו-KPB. מדוד את זרם הטעינה של שכבת MPC בתנאים סטנדרטיים.

השליכו את ה-KPB ושטפו יתר על המידה במים מטוהרים במיוחד ו-DIAM מתאן. חשוף את מצע הזהב לכ-300 מיקרוליטר של תמיסת NDT של חמישה מילי-מולרית ב-DIAM מתאן עם תסיסה על ידי בעבוע איטי בגז חנקן למשך 20 דקות. השליכו את ה-NDT ושטפו היטב עם DIAM מתאן כדי להפקיד את שכבת ה-MPC השנייה.

טבלו מחדש את מכלול הסרט בתמיסת MPC של DIAM מתאן ואפשרו לו לשבת בתסיסה על ידי בעבוע איטי בגז חנקן למשך שעה אחת של שטיפות לפני. לאחר מכן מדוד שוב את זרם הטעינה של שכבת ה- MPC בתנאים סטנדרטיים ושטוף שוב באותו הליך. הפקידו שכבות MPC נוספות אם תרצו.

לאחר השלמת סרט ה-MPC המרושת, שטפו את המצע שהשתנה בסרט עם KPB כדי לספוג חלבון AZ על מכלול סרט ה-MPC. הזריקו כ-150 מיקרוליטר של תמיסת AZ של חמישה עד 10 מיקרו-מולרים ב-KPB לתא הסנדוויץ' E chem והניחו לשבת מכוסה ומקרר למשך שעה לפחות. לאחר שתא ה-ECM חוזר לטמפרטורת החדר, יש לשטוף אותו היטב עם KPB, למלא מחדש את תא ה-ECM ב-KPB ולבעבע את ה-KPB בגז חנקן למשך 10 דקות.

בצע מחקרים אלקטרוכימיים חד-שכבתיים כגון CV בחלון הפוטנציאלי ממינוס 0.25 וולט עד 0.25 וולט. סרוק ב-100 מילי-וולט לשנייה ב-KPB שטיפה שקופית זכוכית שונה של 3M PT MS עם DIAM מתאן והנח אותה בתמיסת MPC של DIAM מתאן למשך שעה תוך ערבוב על שייקר במהירות נמוכה. זה משלים את שכבת ה-MPC הראשונה של מכלול הסרט על ידי עיגון MPCs לקבוצות הקצה ME captan של השפיות.

שטפו את השקופית היטב עם מתאן דיור, יבשו אותה בגז חנקן וקחו ספקטרום UV של המגלשה לאחר השריית השקופית בתמיסת NDT בקוטר מתאן. הנח את השקופית בתמיסת MPC למשך שעה תוך כדי תסיסה על שייקר במהירות נמוכה. זה משלים את שכבת ה- MPC השנייה של מכלול הסרט.

שטפו היטב את השקופית עם DIAM מתאן, יבשו עם גז חנקן וקחו ספקטרום UV של המגלשה. הספיגה על פני הספקטרום אמורה לגדול ככל ששכבות MPC נוספות נספגות במכלול הסרט. כדי לחבר סרט MPC המורכב על שקופית זכוכית שונה של 3M PT MS על שקופית מיקרוסקופ רגילה.

הכן את ההטמעה שמונה שרף אפוקסי 12 והניח לו להתעבות למשך 12 שעות לפחות. מלאו קפסולת קרן בשרף אפוקסי והפכו אותה על גבי דגימת הסרט MPC. הפעל לחץ על הקפסולה כך שבועה תעלה לראש הקפסולה, ותיצור אטימה בין שרף האפוקסי לדגימת סרט MPC.

הניחו לו להתפלמר לפחות 18 שעות בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס ולאחר מכן קררו את המגלשות המותקנות לטמפרטורת החדר. מחממים את המגלשות המותקנות למשך 20 שניות על פלטה חמה מאלומיניום יצוק בחום של 200 מעלות צלזיוס על מנת להקל על הסרת הבלוק עם ה- MPC המצורף על סרט מהיר. חותכים את הדגימה המכילה את הסרט מגוש קפסולת הקורה באמצעות מסור תכשיטן קנה את החלק שהוסר בתבנית שטוחה מסיליקון כשצד סרט ה-MPC פונה כלפי פנים הסיליקון.

ובכן, מלאו היטב את הסיליקון בשרף אפוקסי בטמפרטורת החדר והניחו לו להתפלמר לפחות 18 שעות בחום של 60 מעלות צלזיוס. לאחר מכן קרא לדגימה לטמפרטורת החדר. חותכים קטעי דגימה דקים של 60 עד 80 ננומטר על מיקרוטום אולטרה של Leica UCT באמצעות סכין יהלום לחיתוך קטעים בניצב לקצה הסכין, מניחים קטעים פרוסים על צורת סרט תמיכה בפחמן VAR על 400 רשתות נחושת רשת וצלם תמונות TEM של חתכים רוחביים של מכלולי סרטי MPC המוצגים.

להלן התוצאות של ניטור זרם טעינה דו-שכבתי של צמיחת סרט MPC בסך הכל חמישה מחזורי טבילה הכוללים חשיפה לסירוגין לפתרונות MPC ו-NDT. זרמי הטעינה גדלים באופן שיטתי עם כל מחזור טבילה. הוספת שכבות של MPC לסרט.

הנה וולטה גרהם מחזורי טיפוסי עבור AZ להוסיף ספיגה למכלול סרטי MPC שנאסף באמצעות חלון פוטנציאלי ממינוס 0.25 עד פלוס 0.25 וולט שנסרק ב-100 מילי-וולט לשנייה במאגר אשלגן פוספט של 4.4 מילי-מולרי. ניטור UV מייצג מול ספקטרלי של צמיחת סרט MPC מקושר לדיול על שקופית זכוכית שונה של 3M PT MS מוצג כאן. מחזור טבילה מורכב מחשיפה של מגלשת הזכוכית לתמיסת קישור NDT, ואחריה חשיפה לתמיסת MPC.

כל טבילה שלאחר מכן מביאה לצמיחה בעובי הסרט ולעלייה בספיגה במקביל. איור זה מציג ניתוח תמונת חתך אלקטרונים של מיקרוסקופ אלקטרונים שידור של מכלול סרט MPC מקושר ל-DIA. הכניסה מציגה תמונת TEM טיפוסית של MPCs פונקציונליים של hexa methol המשמשים בניתוח TEM של הרכבת הסרט.

באמצעות תמונה J קבע קוטר ליבת הזהב הממוצע של MPCs כשני ננומטרים. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לסנתז, לאפיין ולהרכיב MPC זהוב צר של סרטים המשמשים כממשק לספיגה וניתוח אלקטרוכימי לאחר מכן של חלבוני חיזור. תהליך הרכבת הסרט ניתן להתאמה בקלות על ידי מניפולציה של הליך סינתזת MPC כמו גם מנגנון הצמדת החלקיקים הפנימי כדי להתאים לספיגה של מגוון רחב של חלבונים.

למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי האלקטרוכימיה של ספיגת חלבונים לפלטפורמות סינתטיות ששונו, ניתן ליישם אותה גם לפיתוח מערכות מידול העברת אלקטרונים, תוכניות חישה ביולוגיות וחומרים ביו-תואמים סינתטיים.