Name: מבנים ברמת הפנים המולקולריים של פולימרים וBiomacromolecules מתגלים דרך תדר סיכום הדור ספקטרוסקופיה ויברtional (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-08-13T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: גלה את מבני הממשק המולקולריים של פולימרים וביומקרומולקולות באמצעות ספקטרוסקופיית תדר סיכום הדור. שיטה זו מאפשרת חקירה לא פולשנית של ממשקים שונים כגון מוצק-נוזל ונוזל-גז.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה היה נתמך על ידי תוכנית פיתוח מפתח המדינה עבור מחקר בסיסי של סין (2017YFA0700500) והקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (21574020). קרנות המחקר הבסיסי של האוניברסיטאות המרכזיות, פרויקט ממומן על ידי התוכנית האקדמית עדיפות פיתוח של ג'יאנגסו מוסדות להשכלה גבוהה (PAPD) והמרכז ההדגמה הלאומית להנדסה ביו-רפואית ניסויית השכלה (האוניברסיטה הדרום-מזרחית) הייתה גם מוערכת מאוד.

1. הניסוי של SFG
<ol><li>השתמש במערכת SFG המסחרית השנייה (טבלת חומרים), אשר מספקת קרן בסיסית 1064 ננומטר עם רוחב הדופק של ~ 20 ps ותדר של 50 Hz, מבוסס על ND: YAG לייזר.</li>
	<li>המר את קרן היסוד 1064 ננומטר לתוך קרן מ532 בעלת קרן כנגד ובין 355 מודולים הרמוניים שנייה ושלישית. ישירות להנחות את הקרן 532 ננומטר כמו קרן אור קלט וליצור קלט אחר באמצע אינפרא אדום (IR) קרן המכסה את טווח התדר מ 1000 אל 4000 ס מ-1 דרך הדור פרמטרית אופטי (opg)/אופטי הגברה (OPA)/ תהליך של יצירת תדר שונה (DFG).</li>
	<li>הגדר את זוויות האירוע של שתי קורות קלט להיות 53 ° (IR) ו 64 ° (גלוי), בהתאמה, לעומת פני השטח נורמלי.</li>
	<li>כדי לזהות את המבנים הבינפנים פולימרים (ממשק הסרט/המצע או הסרט/ממשק בינוני אחר), השתמש ב-ssp (קרן מקוטב סכום תדר, קרן מקוטב לעין מקוטלת וקרן האינפרא אדום מקוטב) ושילובים הקיטוב ppp.</li>
	<li>כדי לזהות את המבנים הבינפנים חלבון משני ומבני מים סביב ה-DNA, מלבד ssp ו-ppp, השתמש שילובים spp ו psp קיטוב שימשו.</li>
	<li>כדי להבטיח את הדגימות לא ניזוקו, לשלוט על האנרגיה אינפרא אדום ונראה לעין להיות ~ 70 ו ~ 30 mJ, בהתאמה. תרשים של תהליך ה-SFG עם הדיאגרמה ברמת האנרגיה הוצג באיור 1. איור 2 מציג את מערכת sfg בחדר הנקי שלנו.</li>
</ol>2. מקדמי פרנל
<ol><li>השתמש בפריזמות מימין כמו מצעים עבור כל הניסויים שנדונו כאן. קיימים שני ממשקים עבור סרט פולימרי על מצע מוצק, כלומר, משטח פולימרי באוויר, פולימר/מצע ממשק. שניהם יכולים ליצור אותות SFG מאז סימטריה היפוך הוא שבור בשני הממשקים. לכן, ספקטרום SFG שנאסף הוא אחד התערב. עם זאת, מקדמי השדה המקומי או מקדמי פרנל בשני הממשקים יכולים להיות מתכווננים על ידי שינוי זוויות האירוע או עובי הסרט אחד בכל פעם או בו31,32. זה מספק לנו את ההזדמנות כדי לחקור את האות SFG ויברtional מממשק אחד בלבד. כאן, הסרט "פמה" בפריזמה הקפה2 נלקח כדוגמה9.</li>
	<li>כפי שמוצג באיור 3, מעסיקים את הגיאומטריה הימנית של מנסרה כדי לזהות את אותות sfg שנוצרו מהסרט התחתון של ה-פמה ma. עוצמת הפלט sfg במצב משתקף מבוטאת כ <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq1.jpg" style="opacity: 0.9;">1 בו <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq2.jpg" style="opacity: 0.9;"> מציין את הסדר השני האפקטיבית הרגישות לינארית הטנסור. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq2.jpg" style="opacity: 0.9;">מורכב משלושה חלקים, כלומר, ממשק מנסרה/פולימר, הממשק הבינוני פולימר/תחתון (המדיום התחתון כולל גז, נוזל או מוצק.) ואת הרקע הלא מהדהד, כפי שמוצג במשוואה הבאה. <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq3.jpg" style="opacity: 0.9;">2 כאן המדיום התחתון יכול להיות אוויר, מים או משהו אחר. F מייצג את מקדם פרנל המתאים האחראי לתיקון השדה המקומי.</li>
	<li>החל מודל סרט דק לחישוב מקדמי פרנל במקרה זה. להלן מוצגים רק הליכי חישוב קצרים.<ol>
<li>לממשק מנסרה/פולימר, השתמש ב <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq4.jpg" style="opacity: 0.9;">3 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq5.jpg">4 <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq6.jpg">(5) המשמעות של כל פרמטר המוצג מוצגת להלן.<ol>
<li>
ωאני מציין את תדר הקרן.</li>
			<li>
tp ו - t מציינות את מקדמי השידור הכולל וניתן להתבטא כ <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq7.jpg" style="opacity: 0.9;">6 <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq8.jpg">7</li>
			<li>
tp12 ו- ts12 לציין את מקדמי השידור הליניארי של קרן האור בממשק מנסרה/פולימר.</li>
			<li>
rp23 ו- rs23 מציינות את מקדמי ההשתקפות הליניארית של קרן האור בממשק הפולימר/בינוני.</li>
			<li>
α מייצגת את ההבדל הפאזה בין קרן רפלקטיבית לבין קרן הרפלקטיבית המשנית שלה לאחר שהיא מפיצה על פני הסרט הפולימר דק ולאחר מכן משקפת לאחור, אשר ניתן להתבטא כ <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq9.jpg" style="opacity: 0.9;">8</li>
			<li>
λ מייצג את אורך הגל של קרן אור d הוא עובי הסרט פולימר.</li>
			<li>
Φ1 ו- Φ2 מייצגים את זוויות האירוע בממשק מנסרה/פולימר ואת ממשק פולימר/בינוני בהתאמה.</li>
			<li>
n1 ו- n2 מייצגים את מדדי השבירה של הסרט פריזמה ופולימר בהתאמה.</li>
			<li>
בן 12 מייצגת את מדדי השבירה של הרבדים הבינפנים של הפולימר לפריזמה/פולימר.</li>
		</ol>
</li>
		<li>עבור ממשק פולימרי/בינוני, השתמש ב <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq10.jpg">9 <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq11.jpg">10 <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq12.jpg">11<ol>
<li>
Δ מייצג את הבדלי הפאזה של שדות החשמל הקלים בשני ממשקים.</li>
			<li>מכיוון שרוחב הפולס עבור קורות הקלט שלנו הוא ~ 20 ps, השגיאה מעיכוב הזמן המשויך לאפקט הפיזור יכולה להיות מוזנחת.</li>
			<li>הביטוי של הפרש שלב כזה עבור הפלט sfg, הקלט גלוי ואת קורות הקלט אינפרא אדום ניתן לכתוב בנפרד כ <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq13.jpg">12 <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq14.jpg">13 <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq15.jpg">14 
			 </li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>מתוך הדיון לעיל, עבור הסרט פריזמה-פולימר-בינוני (1-2-3) מערכת, לבטא את מקדמי פרנל הכולל עבור ממשקים מנסרה/פולימר/בינוני כמשוואות הבאות, עבור ssp ו- ppp שילובים הקיטוב . כמובן, שני הממשקים נחשבים לאזימוט איזוטרופי.<ol>
<li>עבור ממשק מנסרה/פולימר, הביטויים של המקדמים הכולל של מקדמי פרנל הן של ssp והן של שילובים של ppp מוצגים כדלקמן.<ol>
<li>עבור ssp, המשוואה מ <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq16.jpg">15</li>
			<li>ועבור ppp, המשוואה היא <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq17v3.jpg" style="opacity: 0.9;">16 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq18v3.jpg" style="opacity: 0.9;">17 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq19v3.jpg" style="opacity: 0.9;">18 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq20v3.jpg" style="opacity: 0.9;">19 
			 </li>
			<li>
t10 ו- t01 לציין את מקדמי השידור ליניארי באוויר/מנסרה, ממשקים מנסרה/אוויר בהתאמה.</li>
		</ol>
</li>
		<li>עבור ממשק הפולימר/בינוני, הביטויים של מקדמי פרנל הכולל הן של ssp והן של שילובי הקיטוב של ppp מתוארים כדלקמן.<ol>
<li>עבור ssp, המשוואה מ <img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq21.jpg" style="opacity: 0.9;">20</li>
			<li>עבור ppp, המשוואות הן <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq22v3.jpg" style="opacity: 0.9;">21 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq23v3.jpg" style="opacity: 0.9;">22 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq24v3.jpg" style="opacity: 0.9;">23 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq25v3.jpg" style="opacity: 0.9;">24 
			    
			 </li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>לאחר חישוב מקדמי פרנל באמצעות מודל דחוקה, להתוות אותם כפונקציה של עובי הסרט, כפי שמוצג באיור 4. הערה: במקרה זה, קיים טווח עובי לאיסוף האות SFG מממשק קפה2 פריזמה/פמה עם תרומה neglectable מהממשק השני, שהוא סביב 150 nm. באופן דומה, עובי מתאים ניתן לבחור לזיהוי של ממשק המדיום הפאמי/התחתון עם תרומה neglectable של בית קפה2 מנסרה/ממשק פמה.</li>
</ol>3. ג.היראל sfg שילוב פולריזציה
<ol><li>עבור ממשק achiral רגיל, בדרך כלל, להשתמש ב-C∞ v סימטריה במונחים של אנסמבל ממוצע33,34. עם הפעולה של היפוך סימטריה, הסדר השני לא לינארית הרגישות לקוי רכיבי טנסור ניתן להסיק, שהם cxxz, cxzx, czxx, cyyz, cyzy, czyy ו-czzz (ה תנאים קיימים ניתן לצמצם עוד יותר אם ממשק isotropic הוא הניח, כלומר x ו-y זהים). עם זאת, עבור ממשק שיראאל, המצב יהיה שונה. ממשק כיראאל יש את ה-∞ סימטריה, רק הפעולה הסימטריה הסיבוב מותרת. במקרה זה, מלבד מונחים achiral נורמלי, הסדר השני לינארית susceptibilities יהיה אפס, אשר ניתן לכנות כמו מונחים כיראליות, כלומר, czyx, czxy ו cyzx תחת התחשבות של לא אלקטרוני תהודה. לכן, באמצעות psp, pps ו spp שילובים הקיטוב, שיראאל sfg ספקטרום ניתן לאסוף33,34.</li>
</ol>4. הכנה לדוגמא
<ol><li>הכנת סרט פמה<ol>
<li>התמוססות אבקה של פמה (ראו טבלת חומרים) באתנול אנמים כדי להכין את הפתרון עם 2 wt% ו-4 wt% בהתאמה.</li>
		<li>לפני התצהיר של הסרטים של פמה, להשרות את הפריזמות ימין-זווית של קפה2 ב טולואן הממס הקודם ולאחר מכן לשטוף אותם עם אתנול ומים אולטרה טהור (18.2 MΩ · ס מ).</li>
		<li>לאחר מכן, לחשוף את מצעים (הפריכיות הימנית של קפה2 ) כדי פלזמה חמצן כדי להסיר מזהמים אורגניים אפשרי על ידי מנקה פלזמה (ראה לוח חומרים).<ol>
<li>ראשית, הפעל את מנקה הפלזמה. ושנה את הסובשים בתוכו</li>
			<li>לאחר מכן הפעל את משאבת ואקום כדי לכבות את המנקה. . הקלט את החמצן בתוכו</li>
			<li>לבסוף נקבע 4 דקות לניקוי. לאחר מכן, לשמור על מצעים נקיים עבור ההכנה הרציפה של הסרט פמה.</li>
			<li>לאחר מכן הכינו את סרטי ה-"פמה" עלהפריזבית הקפה-מסתובב (ראו לוח חומרים). כוונן את עוביים הסרט על-ידי ריכוז הפתרון ומהירות הסחרור.<ol>
<li>לשתק את הפריזמה הקפה2 על דיסק יניקה של ספין-מאטר.</li>
				<li>טיפה אחת טיפה של הפתרון פמה MA מוכן לפני על מצעים נקיים ב 1,500 rpm עבור 1 דקות (הסרט עובי 2 wt% עבור 100 nm ו 4 wt% עבור 200 nm).</li>
			</ol>
</li>
			<li>אל כל סרטי ה-פמה המוכנים בתנור ואקום ב-80 ° c בלילה.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>הכנת פיברומין (SF) הערה: הפרוטוקול שהוצע על ידי קפלן ואח '35 אומץ.<ol>
<li>מקום 7.5 g של הקוקונים משי של B. מורי בבית הנתרן קרבונט הרותח (Na2CO3, 0.02 M) פתרון מימית (3 L) עבור 30 דקות. הסר את SF הסיבי למיכל נקי.</li>
		<li>לשטוף את SF השיגה מושגת עם מים מוכי שלוש פעמים תחת ערבוב על מנת להסיר את מולקולות sericin ולהשאיר רק את מולקולות SF במדגם הסיבי.</li>
		<li>יבש את המדגם SF הסיבי בתנור ואקום ב 60 ° c בלילה.</li>
		<li>לאחר מכן, לפזר את המדגם SF שוליים סיבי ב ליתיום ברומיד (LiBr, 9.3 M) פתרון מימית (1 גרם של SF נפתרה ~ 4 מ ל של פתרון LiBr.) ו-דגירה אותו ב 60 ° צ' עבור 2 h תחת ערבוב.</li>
		<li>Dialyze הפתרון SF נגד מים מוהים (3,500 Da שקיות דיאליזה) במשך 3 ימים כדי להסיר LiBr מומס. מחליפים מים חדשים. שלוש פעמים בכל יום לבסוף לאחסן את הפתרון SF מעובד ב 4 ° צ' לניסויים SFG מאוחר יותר.</li>
	</ol></li>
	<li>הכנת מחלת שרשרת קצרה דופלקס<ol>
<li>להורות על המדגם החד והנטוש עם 3 '-end שונה על ידי כולסטרול-triethylene גליקול (חול-TEG) (5 '-GCTTCCGACGA-3 ') מתאגיד מסחרי (ראה טבלת חומרים), כמו גם את המשלים. עבור כל סטרנד בודד, לפזר 10 nmol של אבקת לדוגמה ב 0.5 ml באולטרטהור מים. לאחר מכן ערבבו אותם יחד כדי ליצור את הפתרון של הדופלקס הדו (10 nmol/mL).</li>
		<li>מערבבים 2 מ ג 1, 2-Dipalmitoyl-sn-גליקו-3-פוספולינולינה (DPPC) ו 2 מ ג של DPPC (d-DPPC) ו לפזר אותם 1 מ ל של כלורופורם להכין את הפתרון לשומנים.</li>
		<li>הכנת שוקת ל-DPPC &amp; d-ליברות על ידי לאנגיור<ol>
<li>לחבר את הזכות-זווית קפה2 פריזמה לבעל מדגם תוצרת בית עם הפנים מנסרה אחת ניצב טבל לתוך הסביבה מימית של שוקת LB.</li>
			<li>לאחר מכן, הכנס את פתרון השומנים המעורב שהוכן לפני המים עד שהלחץ על פני השטח הגיע לערך מסוים מתחת 34 mN · m-1.</li>
			<li>לאחר רמות לחץ פני השטח, השתמש בשני מחסומי טפלון כדי לדחוס את המונאולייר השומנים ביחס של 5 מ"מ/מינימום עד ללחץ פני השטח של 34 mN · m-1 הגיע.</li>
			<li>הרם את הפריזמה עם מונאולייר השומנים מתוך המים בקצב של 1 מ"מ/דקה אנכית.</li>
		</ol>
</li>
		<li>הכנת מונאולייר השומנים האחר<ol>
<li>כדי להקל על ההרכבה של הדו הדו הדו ומולקולות השומנים באמצעות המגע ההידרופובי (כולסטרול ושרשרת אלדילייום), מערבבים את התמיסה הדופלקס לתמיסת שומנים ביחס מולרי של 1:100 שניות ל ליפיד).</li>
			<li>העלו את התמיסה המעורבת לשומנים ולתמיסת הדופלקס בתוך משטח המים במיכל טפלון תוצרת בית עד שלחץ פני השטח של 34 mN · m-1 הגיע.</li>
		</ol>
</li>
		<li>לבסוף, לשים את דופלקס השומנים בחלק התחתון של הפריזמה במגע עם דופלקס ליפיד עם מוסף דופלקס מוכנס על משטח המים כדי ליצור את המדגם הסופי עבור מדידה sfg.</li>
	</ol></li>
	<li>משוואת לורנץ<ol>
<li>השתמש במשוואה לורנץ כדי להתאים את ספקטרום ה-SFG כדי לחלץ את מידע הרטט למצב תנודה מסוים. <img alt="Equation 26" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq26.jpg" style="opacity: 0.9;">25 כאשר <img alt="Equation 27" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq27.jpg"> מייצגת את עוצמת התנודה המגנטית <img alt="Equation 28" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq28.jpg"> , מייצגת את תדירות התהודה, <img alt="Equation 29" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq29.jpg"> מציינת את חצי הרוחב במחצית המרבית (hwhm) ומייצגת <img alt="Equation 30" src="/files/ftp_upload/59380/59380eq30.jpg"> את תדירות הסריקה של קרן IR.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Shen, Y. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Second+Harmonic+Generation+at+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Physical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Optical Second Harmonic Generation at Interfaces.</a> Annual Review of Physical Chemistry. 40, 327-350 (1989).</li>
<li>Shen, Y. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+properties+probed+by+second-harmonic+and+sum-frequency+generation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Surface properties probed by second-harmonic and sum-frequency generation.</a> Nature. 337, 519-525 (1989).</li>
<li>Lu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studying+Polymer+Surfaces+and+Interfaces+with+Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Studying Polymer Surfaces and Interfaces with Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy.</a> Analytical Chemistry. 89 (1), 466-489 (2017).</li>
<li>Chen, X., Clarke, M. L., Wang, J., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy+Studies+on+Molecular+Conformation+and+Orientation+of+Biological+Molecules+at+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Modern+Physics+B%22%5BJournal%5D)">Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy Studies on Molecular Conformation and Orientation of Biological Molecules at Interfaces.</a> International Journal of Modern Physics B. 19 (4), 691-713 (2005).</li>
<li>Eisenthal, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+Interfaces+Probed+by+Second-Harmonic+and+Sum-Frequency+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Liquid Interfaces Probed by Second-Harmonic and Sum-Frequency Spectroscopy.</a> Chemical Reviews. 96 (4), 1343-1360 (1996).</li>
<li>Richmond, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molcular+Bonding+and+Interactions+at+Aqueous+Surfaces+as+Probed+by+Vibrational+Sum+Frequency+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Molcular Bonding and Interactions at Aqueous Surfaces as Probed by Vibrational Sum Frequency Spectroscopy.</a> Chemical Reviews. 102 (8), 2693-2724 (2002).</li>
<li>Wang, H., Gan, W., Lu, R., Rao, Y., Wu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+spectral+and+orientational+analysis+in+surface+sum+frequency+generation+vibrational+spectroscopy%28SFG-VS%29%5BTitle%5D)+AND+%22International+Reviews+in+Physical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Quantitative spectral and orientational analysis in surface sum frequency generation vibrational spectroscopy(SFG-VS).</a> International Reviews in Physical Chemistry. 24 (2), 191-256 (2007).</li>
<li>Shultz, M. J., Schnitzer, C., Simonelli, D., Baldelli, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sum+frequency+generation+spectroscopy+of+the+aqueous+interface%3A+Ionic+and+soluble+molecular+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22International+Reviews+in+Physical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Sum frequency generation spectroscopy of the aqueous interface: Ionic and soluble molecular solutions.</a> International Reviews in Physical Chemistry. 19 (1), 123-153 (2010).</li>
<li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+Surface+Hydration+of+Poly%282-hydroxyethyl+methacrylate%29+in+Solution+in+situ%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Detecting Surface Hydration of Poly(2-hydroxyethyl methacrylate) in Solution in situ.</a> Macromolecules. 49, 3116-3125 (2016).</li>
<li>Li, X., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+Irreversibly+Absorbed+Layer+Promotes+Dewetting+of+Polystyrene+Film+on+Sapphire%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Evolution of Irreversibly Absorbed Layer Promotes Dewetting of Polystyrene Film on Sapphire.</a> Macromolecules. 51, 6653-6660 (2018).</li>
<li>Lu, X., Spanninga, S. A., Kristalyn, C. B., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Orientation+of+Phenyl+Groups+in+Poly%28sodium+4-styrenesulfonate%29+and+in+Poly%28sodium+4-styrenesulfonate%29%3A+Poly%283%2C4-ethylenedioxythiophene%29+Mixture+Examined+by+Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Surface Orientation of Phenyl Groups in Poly(sodium 4-styrenesulfonate) and in Poly(sodium 4-styrenesulfonate): Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Mixture Examined by Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy.</a> Langmuir. 26 (17), 14231-14235 (2010).</li>
<li>Lu, X., Clarke, M. L., Li, D., Wang, X., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Study+of+the+Interference+Effect+in+Poly%28n-butyl+methacrylate%29+Thin+Films+Sandwiched+between+Silica+and+Water%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">A Sum Frequency Generation Vibrational Study of the Interference Effect in Poly(n-butyl methacrylate) Thin Films Sandwiched between Silica and Water.</a> Journal of Physical Chemistry C. 115, 13759-13767 (2011).</li>
<li>Lu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directly+Probing+Molecular+Ordering+at+the+Buried+Polymer%2FMetal+Interface+2%3A+Using+P-Polarized+Input+Beams%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Directly Probing Molecular Ordering at the Buried Polymer/Metal Interface 2: Using P-Polarized Input Beams.</a> Macromolecules. 45, 6087-6094 (2012).</li>
<li>Lu, X., Myers, J. N., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Ordering+of+Phenyl+Groups+at+the+Buried+Polystyrene%2FMetal+Interface%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Molecular Ordering of Phenyl Groups at the Buried Polystyrene/Metal Interface.</a> Langmuir. 30, 9418-9422 (2014).</li>
<li>Li, B., Lu, X., Ma, Y., Han, X., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Method+to+Probe+Glass+Transition+Temperatures+of+Polymer+Thin+Films%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Macro+Letters%22%5BJournal%5D)">Method to Probe Glass Transition Temperatures of Polymer Thin Films.</a> ACS Macro Letters. 4, 548-551 (2015).</li>
<li>Li, X., Deng, G., Ma, L., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interchain+Overlap+Affects+Formation+of+Silk+Fibroin+Secondary+Structure+on+Hydrophobic+Polystyrene+Surface+Detected+via+Achiral%2FChiral+Sum+Frequency+Generation%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Interchain Overlap Affects Formation of Silk Fibroin Secondary Structure on Hydrophobic Polystyrene Surface Detected via Achiral/Chiral Sum Frequency Generation.</a> Langmuir. 34, 9453-9459 (2018).</li>
<li>Kai, S., Li, X., Li, B., Han, X., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium-dependent+hydrolysis+of+supported+planar+lipids+was+triggered+by+honey+bee+venom+phospholipase+A2+with+the+right+orientation+at+the+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Calcium-dependent hydrolysis of supported planar lipids was triggered by honey bee venom phospholipase A2 with the right orientation at the interface.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 20, 63-67 (2018).</li>
<li>Wang, J., Buck, S., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy+Studies+on+Protein+Adsorption%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy Studies on Protein Adsorption.</a> Journal of Physical Chemistry B. 106, 11666-11672 (2002).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+Amide+I+Signals+of+Interfacial+Proteins+in+Situ+Using+SFG%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Detection of Amide I Signals of Interfacial Proteins in Situ Using SFG.</a> Journal of American Chemical Society. 125, 9914-9915 (2003).</li>
<li>Nguyen, K. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+the+Spontaneous+Membrane+Insertion+of+a+Tall-Anchored+Membrane+Protein+by+Sum+Frequency+Generation+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+American+Chemistry+Society%22%5BJournal%5D)">Probing the Spontaneous Membrane Insertion of a Tall-Anchored Membrane Protein by Sum Frequency Generation Spectroscopy.</a> Journal of American Chemistry Society. 132, 15112-15115 (2010).</li>
<li>Li, X., Ma, L., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+Ions+Affect+Water+Molecular+Structures+Surrounding+an+Oligonucleotide+Duplex+as+Revealed+by+Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Calcium Ions Affect Water Molecular Structures Surrounding an Oligonucleotide Duplex as Revealed by Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy.</a> Langmuir. , (2018).</li>
<li>Sartenaer, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sum-frequency+generation+spectroscopy+of+DNA+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+%26+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Sum-frequency generation spectroscopy of DNA monolayers.</a> Biosensors & Bioelectronics. 22, 2179-2183 (2007).</li>
<li>Asanuma, H., Noguchi, H., Uosaki, K., Yu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Cation-induced+Deformation+of+DNA+Self-Assembled+Monolayers+on+Silicon%3A+Vibrational+Sum+Frequency+Generation+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+American+Chemistry+Society%22%5BJournal%5D)">Metal Cation-induced Deformation of DNA Self-Assembled Monolayers on Silicon: Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy.</a> Journal of American Chemistry Society. 130, 8016-8022 (2008).</li>
<li>Howell, C., Schmidt, R., Kurz, V., Koelsch, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sum-frequency-generation+spectroscopy+of+DNA+films+in+air+and+aqueous+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Biointerphases%22%5BJournal%5D)">Sum-frequency-generation spectroscopy of DNA films in air and aqueous environments.</a> Biointerphases. 3 (3), FC47(2008).</li>
<li>Walter, S. R., Geiger, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+on+Stage%3A+Showcasing+Oligonucleotides+at+Surfaces+and+Interfaces+with+Second+Harmonic+and+Vibrational+Sum+Frequency+Generation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">DNA on Stage: Showcasing Oligonucleotides at Surfaces and Interfaces with Second Harmonic and Vibrational Sum Frequency Generation.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 9-15 (2010).</li>
<li>Li, Z., Weeraman, C., Azam, M. S., Osman, E., Gibbs-Davis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+thermal+reorganization+of+DNA+immobilized+at+the+silica%2Fbuffer+interface%3A+a+vibrational+sum+frequency+generation+investigation%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">The thermal reorganization of DNA immobilized at the silica/buffer interface: a vibrational sum frequency generation investigation.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 17, 12452-12457 (2015).</li>
<li>Lambert, A. G., Neivandt, D. J., Briggs, A. M., Usadi, E. W., Davies, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interference+Effects+in+Sum+Frequency+Spectra+from+Monolayers+on+Composite+Dielectric%2FMetal+Substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Interference Effects in Sum Frequency Spectra from Monolayers on Composite Dielectric/Metal Substrates.</a> Journal of Physical Chemistry B. 106, 5461-5469 (2002).</li>
<li>Tong, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interference+effects+in+the+sum+frequency+generation+spectra+of+thin+organic+films.+I.+Theoretical+modeling+and+simulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Interference effects in the sum frequency generation spectra of thin organic films. I. Theoretical modeling and simulation.</a> Journal of Chemical Physics. 133, 034704(2010).</li>
<li>McGall, S. J., Davies, P. B., Neivandt, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interference+Effects+in+Sum+Frequency+Vibrational+Spectra+of+Thin+Polymer+Films%3A+An+Experimental+and+Modeling+Investigation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Interference Effects in Sum Frequency Vibrational Spectra of Thin Polymer Films: An Experimental and Modeling Investigation.</a> Journal of Physical Chemistry B. 108, 16030-16039 (2004).</li>
<li>Li, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interfacial+Fresnel+Coefficients+and+Molecular+Structures+of+Model+Cell+Membranes%3A+From+a+Lipid+Monolayer+to+a+Lipid+Bilayer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Interfacial Fresnel Coefficients and Molecular Structures of Model Cell Membranes: From a Lipid Monolayer to a Lipid Bilayer.</a> Journal of Physical Chemistry C. 118, 28631-28639 (2014).</li>
<li>Zhou, J., Anim-Danso, E., Zhang, Y., Zhou, Y., Dhinojwala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interfacial+Water+at+Polyurethane-Sapphire+Interface%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Interfacial Water at Polyurethane-Sapphire Interface.</a> Langmuir. 31 (45), 12401-12407 (2015).</li>
<li>Gautam, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Structure+of+Polystyrene+at+Air%2FPolymer+and+Solid%2FPolymer+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Molecular Structure of Polystyrene at Air/Polymer and Solid/Polymer Interfaces.</a> Physical Review Letters. 85 (18), 3854-3857 (2000).</li>
<li>Yan, E. Y., Fu, L., Wang, Z., Liu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+Macromolecules+at+Interfaces+Probed+by+Chiral+Vibrational+Sum+Frequency+Generation+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Biological Macromolecules at Interfaces Probed by Chiral Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy.</a> Chemical Reviews. 114, 8471-8498 (2014).</li>
<li>Belkin, M. A., Kulakov, T. A., Ernst, K. H., Yan, L., Shen, Y. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sum-Frequency+Vibrational+Spectroscopy+on+Chiral+Liquids%3A+A+Novel+Technique+to+Probe+Molecular+Chirality%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Sum-Frequency Vibrational Spectroscopy on Chiral Liquids: A Novel Technique to Probe Molecular Chirality.</a> Physical Review Letters. 85, 4474(2000).</li>
<li>Rockwood, D. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+fabrication+from+Bombyx+mori+silk+fibroin%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Materials fabrication from Bombyx mori silk fibroin.</a> Nature Protocols. 6, 1612-1631 (2011).</li>
</ol>

. אין לנו מה לגלות

כדי לחקור את המידע המבני מרמה מולקולרית, SFG יש את היתרונות הטבועים שלה (כלומר, מונאולייר או תת מונאולייר רגישות ובסלקטיביות הפנים), אשר ניתן להחיל על לימוד ממשקים שונים, כגון מוצק/מוצק, מוצק/ נוזלי, מוצק/גז, נוזלי/גז, נוזלי/נוזל ממשקים. למרות שתחזוקת הציוד והיישור האופטי עדיין גוזלת זמן, התשלום משמעותי בכך שניתן להשיג את המידע המפורט ברמה המולקולרית במשטחים ובממשקים.
בודק פולי (2-הידרוקסיל מתיונין) משטח וממשק קבור בפתרון: כפי שהדגמנו לעיל, ניתן לכוונן את מקדמי השדה האור. . נוכל לאשר ...

התפתחות של הדור תדר sum (sfg) ספקטרוסקופית ספקטרוסקופיה ניתן לחזור לעבודה שנעשתה על ידי שן ואח '. לפני שלושים שנה1,2 ייחודו של הסלקטיביות הבין-לפנים והרגישות התת-מונאולייר הופכת את הספקטרוסקופיית התנודה הגדולה ביותר של חוקרים בתחומי הפיסיקה, הכימיה, הביולוגיה והחומרים המדעיים, וכו '3,4 ,5. כיום, מגוון רחב של סוגיות מדעיות הקשורות למשטחים ולממשקים נחקרים באמצעות sfg, במיוחד עבור ממשקים מורכבים ביחס לפולימרים ולbiomacromolecules, כגון מבני שרשרת והרפיה מבנית ב ממשקי פולימר קבורים, המבנים המשניים של החלבון, ומבני המים הבינפנים9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25,26.
עבור משטחים פולימריים וממשקים, דגימות סרט דק מוכנות בדרך כלל על ידי ציפוי ספין כדי להשיג את המשטחים או הממשקים הרצויים. הבעיה מתעוררת בשל הפרעה האות משני הממשקים של הסרטים כפי שהוכנו, אשר מוביל אי נוחות לניתוח sfg ספקטרום שנאסף27,28,29. ברוב המקרים, האות הרטט רק מממשק יחיד אחד, או סרט/מצע או סרט/המדיום השני, הוא רצוי. למעשה, הפתרון לבעיה זו הוא די קל, כלומר, כדי ניסויים למקסם את שדות האור בממשק הרצוי ולמזער את שדות האור בממשק השני. מכאן, מקדמי פרנל או מקדמי השדה המקומי צריך להיות מחושב באמצעות מודל הסרט דק ולהיות מאומת ביחס התוצאות הנסיוניות3,9,10,11, . 12,13,14,15,30
עם הרקע המוצג לעיל, ניתן לחקור כמה ממשקים פולימריים וביולוגיים כדי להבין את המדע הבסיסי מהרמה המולקולרית. בעקבות זאת, לקיחת שלושה בעיות הפנים כדוגמאות: בודק פולי (2-הידרוקסיל מתיונין) (פמה) משטח וממשק קבור עם סובסטרט9, היווצרות של מבנה המשי (SF) מבנים משניים על הפוליסטירן (PS) משטח ו מבני המים המקיפים את המודל שרשרת קצר מודל דופלקס16,21, אנו מראים כיצד הספקטרוסקופיית התנודה של sfg מסייע לחשוף את המבנים המולקולריים ברמה המולקולרית הקשורים למדע הבסיסי.

<table><tbody><tr><td>1,2-דיפלמיטויל-SN-גליצרו-3-פוספוכולין (DPPC)&nbsp;</td><td>אוונטי פולאר ליפיד, בע"מ</td><td>850355P-1g</td><td></td></tr><tr><td>אתנול נטול מים</td><td>Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd</td><td>100092680</td><td>&ge; 99.7%</td></tr> <tr><td>CaF2 פריזמה</td><td>צ'נגדו YaSi אופטואלקטרוניקה ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>סידן כלוריד נטול מים</td><td>סינופארם ריאגנט כימי ושות', בע"מ</td><td>10005817</td><td>&ge; 96.0%</td></tr> <tr><td>DPPC (d-DPPC)</td><td>Avanti Polar Lipids, Inc.</td><td>860345P-100 מ"ג</td><td></td></tr><tr><td>תנור אלקטרומגנטי</td><td>Zhejiang Supor Co., Ltd</td><td>C21-SDHCB37</td><td></td></tr><tr><td>Langmuir-Blodgett (LB) שוקת</td><td>KSV NIMA ושות', בע"מ</td><td>KN 2003</td><td></td></tr><tr><td>ליתיום ברומיד נטול מים</td><td>סינופארם כימי ריאגנט ושות', בע"מ</td><td>20056926</td><td></td></tr><tr><td>מערכת סינתזה Milli-Q</td><td>Millipore</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מנקה פלזמה</td> מים טהורים <td>במיוחד צ'נגדו Mingheng Science& טכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td>PDC-MG</td><td>ניקוי פלזמה חמצן</td></tr><tr><td>פולי (2-הידרוקסיאתיל מתאקרילט) (PHEMA)</td> <td>סיגמא-אולדריץ' ושות', LLC.</td><td>192066 MSDS</td><td>Mw = 300,000</td></tr><tr><td>פוליסטירן</td><td>סיגמא-אולדריץ' ושות', LLC.</td><td>330345 MSDS</td><td>Mw = 48 kDa ו- Mn = 47 kDa</td></tr><tr><td>פקעות</td><td></td><td></td> משי <td>מבית Bombyx mori</td></tr><tr><td>גדיל משלים יחיד של אוליגונוקלאוטיד</td><td>Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd.</td><td>H03596</td><td>5'-CGAAGGCTTCCAGCT-3'גדיל</td></tr> <tr><td>יחיד של אוליגונוקלאוטיד</td><td>נאנג'ינג Genscript ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td>H04936</td><td>&nbsp; 3&cent;-סוף שונה על ידי כולסטרול-טריאתילן גליקול (Chol-TEG) (5&cent;-GCTTCCGAAGGTCGA-3&cent;)</td></tr><tr><td>נתרן פחמתי נטול מים</td><td>סינופארם כימי ריאגנט ושות', בע"מ</td><td>10019260</td><td>&ge; 99.8%</td></tr><tr><td>Spin-Coater</td><td>המכון למיקרואלקטרוניקה של האקדמיה הסינית למדעים</td><td>KW-4A</td><td>להכנה של סרטי פלוימר&nbsp;</td></tr><tr><td>פרופיל צעד</td><td>Veeco</td><td>DEKTAK 150</td><td>למדידת עובי הסרט</td></tr><tr><td>מערכת ספקטרוסקופיה רטט ליצירת תדר סכום (SFG)</td><td>EKSPLA</td><td></td><td>מערכת SFG מסחרית של פיקו-שנייה</td></tr></tbody></table>

מבנים ברמת הפנים המולקולריים של פולימרים וbiomacromolecules מתגלים דרך תדר סיכום הדור ספקטרוסקופיה ויברtional

Interfacial Molecular-level Structures of Polymers and Biomacromolecules Revealed via Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy

בתור ספקטרוסקופיית אופטי לא לינארית, הפקת תדר הסיכום (SFG) התנודה בספקטרוסקופיה היתה בשימוש נרחב בחקירת משטחים וממשקים שונים. טכניקה אופטית לא פולשנית זו יכולה לספק את המידע המקומי ברמה מולקולרית עם רגישות מונאולייר או מונמונאולייר. אנחנו כאן מספקים מתודולוגיה ניסיונית על איך באופן סלקטיבי לזהות את הממשק הקבור הן קרו ו biomacromolecules. עם זאת בראש, מבנים משניים משני הפנים של המשי ומבני המים ברחבי מודל שרשרת קצר הדו הדו הדו הם דנו. הראשון מראה חפיפה שרשרת שרשרת או השפעה הכליאה המרחבית והשני מראה פונקציה הגנה נגד Ca2 + יונים הנובע מבנה השדרה של שדרת השיקל של מים.

בחלק מקדם פרנל של מקטע הפרוטוקול, הראינו כי, תיאורטית, זה אפשרי לזהות באופן סלקטיבי רק ממשק אחד בודד בבת אחת. כאן, בסקר, אישרו כי מתודולוגיה זו נכונה ביסודו, כפי שמוצג באיור 5 ובאיור 6.
איור 5 מראה את מבנה הפנים הפנימי שנקבר לאחר חדירה למים עם הסרט ~ 150 ננומטר הידרוג'ל ואיור 6 מראה את מבנה פני השטח במים עם ~ 430 ננומטר הסרט הידרוג'ל nm. חלוניות A ו-B מתאימות לטווחים CH ו-CO ...

להיות מנוצל באופן מקיף, הדור תדר הסיכום (SFG) ספקטרוסקופיית התנודה יכול לעזור לחשוף את הסדר שרשרת ההזמנה ושינוי מבניים משני קורה בממשקים פולימרים וביוקלאכליים.

מבנים ברמת הפנים המולקולריים של פולימרים וBiomacromolecules מתגלים דרך תדר סיכום הדור ספקטרוסקופיה ויברtional

As a second-order nonlinear optical spectroscopy, sum frequency generation (SFG) vibrational spectroscopy has widely been used in investigating various ...

ספקטרום רטט ייצור תדר סכום מצוידים לחקור ממשקים עם סלקטיביות בין גזעית. עם זאת, שיטת מקדם Fresnel יכולה לסייע בפתרון אפקט ההפרעה כאשר קיים ממשק אחר. היתרון העיקרי של SFG הוא סלקטיביות בין-גזעית ורגישות תת-מונולייה.טכניקה אופטית לא פולשנית זו מתאימה להשקעת ממשקים שונים כגון ממשקים מוצקים-נוזליים, מוצקים-מוצקים, נוזליים-נוזליים, גז מוצק וגז נוזלי. אנו מציעים למתחילים לקבל הרבה תרגול הפעלת מערכת SFG בעזרת מומחים אופטיקה SFG. אין קיצורי דרך.SFG לא הוכרה בדרך כלל כטכניקה רבת עוצמה, ולכן ברצוננו למשוך יותר עניין קהל ולעודד חוקרים נוספים ליישם טכניקה זו. כדי להתחיל, להכין על חמישה מיליליטר של שני או 4% על ידי פתרון משקל של פולי 2-הידרוקסיאתיל methacrylate או PHEMA באתנול נטול מים. שמור את הפתרון במעבדה שלושה ימים לפני השימוש.לאחר מכן, להשרות ארבעה IR כיתה סידן פלואוריד ישר זווית פריזמה ב כיתה אנליטית anhydrous טולואן לפחות 12 שעות. ואז לטבול את הפריזמה ב 30 מיליליטר של אתנול ולנגב את המשטחים עם כותנה degreasing במשך כ 10 דקות. שוטפים את הפריזמה במים טהורים במיוחד במשך שתי דקות ומייבשים אותם בגז חנקן.לאחר מכן, מניחים את הפריזמות במנקה פלזמת חמצן ומפנים את התא. לטפל מנסורות עם פלזמת חמצן במשך ארבע דקות ולשמור אותם בתא עד שהם משמשים. הכנת הסרט צריכה להתרחש בתוך שעה אחת של טיפול בפלזמה.במחקר זה, כדי לזהות באופן סלקטיבי את ממשק המכשול יש חשיבות רבה לבחור את עובי הסרט המתאים על פי התוצאה המחושבת של מודל מקדם Fresnal. כאשר מוכנים להכין את סרטי PHEMA, לתקן פריזמה נקייה במחזיק פריזמה על מעיל ספין ולהחיל טיפה אחת של הפתרון של PHEMA באתנול על הפריזמה. הפעל את מעיל הספין ב 1, 500 סל"ד במשך דקה אחת כדי להכין את הסרט PHEMA.מעיל פלזמה נוספת טיפל מנסרמות עם PHEMA באותו אופן. אנטל הסרטים בתנור ואקום להגדיר 80 מעלות צלזיוס לפחות 10 שעות. כדי לבצע את הניסוי למקם את הפנים מצופה PHEMA של פריזמה במים deionized.המתן 10 עד 20 דקות ולאחר מכן להעריך את מבנה PHEMA בין גזעי במים ובממשקי פריזמה עם ספקטרוסקופיה מסוימת של ייצור תדרים. בעת הפעלת מערכת FGS לא נותנים קרן האור ישירות להיכנס לעיניים שלך. כדי להתחיל להכין את תותב פיברואין משי לחמם שלושה ליטרים של 0.02 נתרן מים טוחן פחמתי לרתיחה.מרתיחים 7.5 גרם של פקעות משי בומביקס מורי בתסומה זו תוך ערבוב במשך 30 דקות. מעבירים את החומר הסיבי למיכל נקי ומערבבים אותו בשניים עד שלושה ליטרים של מים deionized במשך שמונה עד 10 דקות שלוש פעמים כדי לשטוף את מולקולות סריקין לא רצויים. יבש את החומר סיבי בתנור ואקום ב 60 מעלות צלזיוס לפחות 15 שעות.לאחר מכן, ממיסים גרם אחד של פיברואין משי יבש, degummed בארבעה מיליליטר של 9.3 ליתיום ברומיד דיוח. מערבבים את הפתרון ב 60 מעלות צלזיוס במשך שעתיים. לאחר מכן מניחים את תספורת פיברואין משי בשקית דיאליזה 3, 500 דלתון.דיאליזה הפתרון נגד ליטר אחד של מים deionized במשך שלושה ימים, שינוי המים שלוש פעמים ביום. לאחר השלמת הדיאליזה, יש לאחסן את תספורת פיברואין המשי בארבע מעלות צלזיוס. לאחר מכן, השתמש בשיטות שתוארו לעיל כדי לנקות מנסרה פלואוריד סידן מצופה אותו עם סרט פוליסטירן דק מ 3.5% על ידי פתרון פוליסטירן משקל.מניחים את הפריזמה מצופה פוליסטירן במגע עם פתרון פיברואין משי ולבחון את ממשק fibroin משי פוליסטירן עם ספקטרוסקופיה SFG. כדי להתחיל להכין את הדופלקס oligonucleotide, להמיס 10 ננומולים של אוליגונוקלאוטיד חד תקע המתאים ב 0.5 מיליליטר של מים אולטרה חוץ. עשה את אותו הדבר עבור אוליגונוקלאוטיד חינם.שלב את הפתרונות כדי להשיג 10 ננומולים לכל פתרון מיליליטר דופלקס אוליגונוקלאוטיד. לאחר מכן לשלב שני מיליגרם של DPPC, שני מיליגרם של DPPC deuterated, ומיליליטר אחד של כלורופורם כדי להשיג את פתרון השומנים. לאחר מכן, נקי ופלזמה לטפל מנסרה פלואוריד סידן כפי שתואר קודם לכן.צרף את הפריזמה הזו לתוצר הדגימה של שוקת לנגמיר-בלודג'ט. ממלאים את השוקת במים מיונים ומורידים פנים אחד של הפריזמה לתוך השוקת במילימטר אחד לדקה. להזריק כמה microliters של פתרון השומנים על פני השטח של המים ולחכות ללחץ פני השטח להתייצב על 12 millinewtons למטר.ואז להתחיל לדחוס את monolayer השומנים בחמישה מילימטרים לדקה. כאשר לחץ פני השטח מגיע 34 מילניטון למטר להרים את הפריזמה מן השוקת במילימטר אחד לדקה. הבא להכין 500 microliters של תערובת של פתרון oligonucleotide דופלקס ואת פתרון השומנים ביחס טוחנת 1 עד 100.לאחר מכן החלף את שוקת Langmuir-Blodgett עם מיכל פוליטרא-פלואורתילן גלילי מלא במים מיוניים. להזריק את תערובת השומנים oligonucleotide על המים עד לחץ פני השטח מגיע 34 millinewtons למטר. שים את הפנים מצופה שומנים של פריזמה במגע עם תערובת אוליגונוקלאוטיד השומנים כדי ליצור את המדגם הסופי.להעריך את אותות רטט מים כיראליים ו achiral עם ספקטרוסקופיה FSG. בדוגמה ראשונה זו, הממשק בין הידרוג'ל PHEMA לבין פריזמה פלואוריד סידן הראה פסגות חדות ברורות בספקטרום SFG. זה יוחס לממשק החלק בין סידן פלואוריד לבין הידרוג'ל.הממשק בין ההידרוגל למים שמסביב היה רחב יותר, תכונות פחות אינטנסיביות כי מולקולות מים יכול להתפזר לתוך החלק הארי של הידרוג'ל. כאן, כאשר ריכוז fibroin משי היה מעל הריכוז החופף הקריטי היו התגלו מבנים משניים כיראליים בממשק פוליסטירן הפתרון אלא אם כן מתנול נוסף כסוכן גרימת. מתחת לריכוז החופף הקריטי, אותות SFG כיראליים זוהו גם מבלי להוסיף מתנול המציין כי מבנים משניים מסודרים נוצרו ללא הפרעה בממשק פוליסטירן הפתרון.בדופלקס oligonucleotide מעוגן דגימת השומנים bilayer משתנה ריכוז יון הסידן לא הייתה השפעה משמעותית על אות המים כיראלי אשר מתאים בעיקר הידרציה מאוחר יותר של עמוד השדרה כיראלי החריץ קטין. לעומת זאת, ריכוז הסידן חזק השפיע על אותות המים האצ'יראליים התואמים בעיקר לשכבת המים המקיפה את שרשרת הדופלקס ואת bilayer. על כל זה הציע כי עמוד השדרה כיראלי של שכבת המים יכול להגן על oligonucleotide מפני יוני סידן.חישוב מקדם פרנל ובחירת עובי סרט מתאים יכולים לפתור בעיות הפרעה. אם ריבוי השתקפות ושבירה נחשבים להפצת השדה החשמלי הנכון בממשקים ניתן להתאים. ישנן שיטות חלופיות שניתן להשתמש בהן להכנת סרטים דקים עם עוביים רצויים כגון ציפוי צעד ותצהיר אדים כימיים.זיהוי פני השטח ומבנים בין-גזעיים הקשורים להייתוך, לבנביט, חיכוך ומאפיינים אחרים יכול לסייע לחוקרים להבין את המנגנונים הבסיסיים ולפתח חומרים פונקציונליים חדשים. ניתן להחיל שיטה זו גם על מערכות אחרות שבהן יש לחקור ממשקים מגוונים. עם זאת, המדיום שאתה רוצה קורות האור להפיץ חייב להיות שקוף.

interfacial-molecular-level-structures-polymers-biomacromolecules

Research

JoVE Journal

Biochemistry

ביוכימיה

צלולוזומים הם קומפלקסים מולטי-אנזימים המיועדים לעיכול תאית. SMFS מבוסס AFM שימש לחקר התכונות המכניות ותצורת הקיפול של מכלולי חלבון הקשורים לתאית. אנו מציגים זרימת עבודה מלאה לקיבוע חלבונים, רכישת נתונים וניתוח נתונים כדי לחקור את האינטראקציות של קומפלקסים בודדים של קולטנים-ליגנדים המעורבים בהרכבת תאית.

חוקר מערכות קולטן ליגנד של Cellulosome עם המולקולה בודדת מבוססת AFM חיל ספקטרוסקופיה

אנו מתארים את הייצור והאפיון של מערכות ננו-ביולוגיות המממשקות מצעים ננו-מובנים עם חלבונים ואפטמרים משותקים. מדווחים על השלבים הניסויים הרלוונטיים הכוללים ייצור ליטוגרפי של מצעים ננו-מבניים, ביו-פונקציונליזציה ואפיון ספקטרוסקופיה רמאן משופרת פני השטח (SERS). זיהוי SERS של חלבונים משותקים על פני השטח, ובדיקה של קשירת חלבון-ליגנד ואפטאמר-ליגנד מודגמת.

משטח משופר ראמאן ספקטרוסקופיה איתור של מולקולות ביולוגיות באמצעות EBL מצעי Nanostructured המפוברק

אנו מתארים את הליכים מפורטים על מנת למדוד את תכונות מכניות מסלולים מכני התגלגלות של מולקולות חלבון יחיד באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי. אנו גם מראים תוצאות נציג כנקודת התייחסות הבחירה ואת ההצדקה של הקלטות מולקולת חלבון אחד טוב.

כוח ספקטרוסקופיה של מולקולות חלבון יחיד באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לחקור את המבנה ואת הדינמיקה של מים פנים את המשקל האטומי, מבחינת דימות ברזולוציה submolecular, מניפולציה מולקולרית, ספקטרוסקופיה הרטט קשר יחיד.

חיטוט את המבנה ואת הדינמיקה של מים פנים עם סריקה מיקרוסקופ מינהור וספקטרוסקופיה

פרוטוקול זה מתאר את הנייח קוולנטיות של חלבונים עם heterobifunctional silane זיווג סוכן תחמוצת סיליקון משטחים המיועדים ספקטרוסקופיה בכוח כוח אטומי מבוסס מיקרוסקופיה מולקולה בודדת אשר הוא כשניסחתי האינטראקציה של RrgA (pilus-1 עצה adhesin של ס pneumoniae) עם fibronectin.

קיבעון קוולנטיות של חלבונים על ספקטרוסקופיה כוח מולקולה בודדת

החזקה הקוולנטי של מולקולות בדיקה למיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) מהווה טכניקה חיונית לחקירת התכונות הפיזיות שלהם. זה מאפשר לנו לקבוע את כוח מתיחה, כוח desorption אורך של פולימרים באמצעות AFM מבוססי כוח מולקולה בודדת ספקטרוסקופיה עם היכולת הגבוהה.

חיבור קוולנטי של מולקולות בודדות לספקטרוסקופיית כוחות מבוססי AFM

פרוטוקול זה מתאר את היישום של מיקרוסקופ כוח אטומי וספקטרוסקופיית אינפרא אדום ננומטרית ננומטרית כדי להעריך את הביצועים של ספקטרוסקופיית אינפרא אדום פוטותרמית ננומטרית באפיון דגימות רב-פולימריות תלת-ממדיות.

התקדמות בספקטרוסקופיית אינפרא אדום ננומטרית לחקר מערכות פולימריות רב-פאזיות

מסגרת הדמיה היפרספקטרלית מהירה ורב-מודאלית פותחה כדי לקבל תמונות בפס רחב של יצירת סכום תדר רטט (VSFG), יחד עם שיטות הדמיה של שדה בהיר, דור הרמוני שני (SHG). בשל היותו של תדר האינפרא אדום מהדהד עם תנודות מולקולריות, מתגלה ידע מבני מיקרוסקופי ומורפולוגיה מזוסקופית על דגימות המותרות לסימטריה.

הדמיה כימית היפרספקטרלית מולטימודאלית לא ליניארית באמצעות מיקרוסקופ יצירת סכום תדר רטט בסריקת קווים

כאן, אנו מציגים את הפרוטוקול לחקר הגמישות והדינמיקה המקומית של ביומולקולות באמצעות אניזוטרופיה פלואורסצנטית שנפתרה בזמן ברמת מולקולה בודדת במצב מיקרוסקופיה קונפוקלית.

אניזוטרופיה פלואורסצנטית שנפתרה בזמן ממולקולות בודדות לאפיון גמישות מקומית בביו-מולקולות

פרוטוקול זה מספק הוראות מפורטות ודוגמאות להכנת דגימות, רכישת נתונים וניתוח נתונים לאפיון פולימרים סינתטיים עם פיזור וקבוצות קצה משתנות באמצעות ספקטרומטריית מסה של זמן טיסה בלייזר בעזרת מטריצה.

שיטת MALDI-ToF MS לאפיון פולימרים סינתטיים בעלי פיזור וקבוצות קצה משתנות

גלה את מבני הממשק המולקולריים של פולימרים וביומקרומולקולות באמצעות ספקטרוסקופיית תדר סיכום הדור. שיטה זו מאפשרת חקירה לא פולשנית של ממשקים שונים כגון מוצק-נוזל ונוזל-גז.

מבנים ברמת הפנים המולקולריים של פולימרים וBiomacromolecules מתגלים דרך תדר סיכום הדור ספקטרוסקופיה ויברtional

גלה סרטונים נוספים