Articolo metodologico

Sintesi, assemblaggio e caratterizzazione di film monostrato Protetta delle nanoparticelle d'oro per Elettrochimica proteine ​​monostrato

DOI:

10.3791/3441

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4 ottobre 2011

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1Department of Chemistry, Gottwald Center for the Sciences, University of Richmond, 2Department of Biochemistry and Molecular Biology, Gottwald Center for the Sciences, University of Richmond

In questo articolo

Sommario

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Colloidi d'oro Alkanethiolate stabilizzata nota come cluster monostrato protetta (MPC) sono sintetizzati, caratterizzati e assemblati in film sottili come interfaccia per adsorbimento elettrochimica monostrato proteina di semplici proteine ​​redox come Pseudomonas aeruginosa Azurina (AZ) e citocromo C (Citocromo C).

Abstract

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Oro colloidale delle nanoparticelle protette con leganti alkanethiolate chiamato cluster d'oro monostrato protette (MPC) sono sintetizzate e successivamente incorporata in assembly film che fungono da piattaforme adsorbimento per l'elettrochimica di proteine ​​monostrato (PME). PME è utilizzato come sistema modello per lo studio delle proprietà elettrochimiche di proteine ​​redox mediante il loro confinamento una piattaforma di adsorbimento a un elettrodo modificato, che serve anche come partner redox di trasferimento elettronico (ET) reazioni. Studi hanno dimostrato che nanoparticelle d'oro assemblee film di questo genere prevede un ambiente più omogeneo l'assorbimento di proteine ​​e promuovere ET senza dipendenza distanza rispetto ai sistemi più tradizionali, modificati con alkanethiol monostrati auto-assemblati (SAM). 1-3 In questo lavoro, PPM funzionalizzati con leganti hexanethiolate sono sintetizzati utilizzando una reazione Brust modificato 4 e caratterizzato con spettroscopia UV visibile (UV-Vis), microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e protone (1 H), risonanza magnetica nucleare (NMR). MPC film sono montati su oro interfacce elettrodo SAM modificato utilizzando un "ciclo tuffo" metodo di strati alternati MPC e ditiolo molecole di collegamento. Crescita del film a elettrodo d'oro viene monitorato elettrochimicamente misurando i cambiamenti a doppio strato corrente di carica del sistema. Film analoghi montati su vetrini silano modificato per permettere il monitoraggio ottica di crescita di film e analisi trasversale TEM fornisce una stima dello spessore del film. Durante il montaggio cinematografico, la manipolazione della protezione ligando MPC così come il meccanismo di collegamento interparticellare consentire film in rete, che sono facilmente adattabili, per interfacciarsi con le proteine ​​redox aventi differenti meccanismi di adsorbimento. Per esempio, Pseudomonas aeruginosa azurina (AZ) può essere adsorbito idrofobicamente a ditiolo-linked film di PPM hexanethiolate e citocromo c (citocromo c) può essere immobilizzato elettrostaticamente ad un acido carbossilico modificato strato interfacciale MPC. In questo rapporto, ci concentriamo sul protocollo film per il sistema di AZ esclusivamente. Le indagini che coinvolgono l'assorbimento di proteine ​​su MPC piattaforme modificato sintetico potrebbe ulteriormente la comprensione delle interazioni tra biomolecole e materiali artificiali, e di conseguenza favorire lo sviluppo di sistemi di biosensori, ET sistemi di modellazione e materiali sintetici biocompatibili. 5-8

Protocollo

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1. Hexanethiolate monostrato Protetta di sintesi Oro Clusters

Hexanethiolate funzionalizzati cluster d'oro monostrato protette (PPM) sono sintetizzati seguendo un 2:1 1-hexanethiol (C6) rapporto tra mole d'oro per la produzione di una struttura media di Au 225 (C6) 75. 4-9 modifiche specifiche per la reazione Brust, come trattamenti di tipo ligando, specifiche tiolo-to-oro rapporti, temperatura, velocità di reazione e la consegna, o post-sintesi, 9-11 possono produrre una vasta gamma di PPM con dimensioni variabili fondamentali e funzionali dei gruppi di protezione, rispettivamente. 4 L....

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Discussione

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Monostrato elettrochimica proteina è una tecnica efficace utilizzata per studiare le interazioni tra proteine ​​redox e sintetiche piattaforme di adsorbimento. L'efficacia di questa strategia, tuttavia, dipende dalla capacità di progettare un'interfaccia adsorbimento con un alto grado di controllo a livello molecolare. Il MPC piattaforme basate su creato da questo protocollo rappresenta piattaforme specificamente progettate che sono in grado di offrire un ambiente più omogenea delle proteine ​​3 e fac.......

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Dichiarazioni

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Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Ringraziamenti

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Noi riconosciamo con gratitudine la National Science Foundation (CHE-0847145), e la Henry Dreyfus Teacher-Scholar Awards Program per sostenere generosamente questa ricerca. Vorremmo riconoscere specificamente Christine Davis, direttore di Microscopia e Imaging presso il Dipartimento di Biologia presso l'Università di Richmond per la sua assistenza con cross-sectional imaging. Un ringraziamento speciale è dato a Drs. T. Leopoldo, Caso R. Kanters, D. Kellogg, R. Miller, e W., così come, Russ Collins, Phil Giuseppe, Carolyn Marks, Mandy e John Mallory Wimbush - i quali rendono possibile la ricerca di laurea presso l'Università di Richmond. Un personalissimo ring....

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Materiali

Nome del reagente e Azienda Numero di catalogo
Tetraoctylammonium bromuro Sigma-Aldrich 294136
Sodio boroidruro Sigma-Aldrich 213462
Idrogeno tetrachloroaurate Sigma-Aldrich 254169-5G
1-Hexanethiol Sigma-Aldrich 234192
Transmission Electron Microscope JEOL 1010
Spettrometro Risonanza Magnetica Nucleare Bruker Avance 300 MHz
Formvar / carbonio film di sostegno sulla griglia di rame (400 mesh) Electron Microscopy Sciences FCF400-Cu
Substrato di oro Evaporato in metallo Film Corp. Costume
Ag / AgCl Elettrodo di riferimento Microelettrodi, Inc. MI-401F
Potenziostati CH Instruments, Inc. CHI650A, CHI610B
1,9-Nonanedithiol Sigma-Aldrich N29805
(3-mercaptopropyl)-trimetossisilano Sigma-Aldrich 175617
Spettrofotometro ultravioletto visibile Agilent 8453
Incorpora 812 resina epossidica Electron Microscopy Sciences 14120
"00" Beem capsula Electron Microscopy Sciences 70000-B
Silicon stampo piatto Electron Microscopy Sciences 70900
Diamante coltello Diatome 21-ULE, S12801

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Loftus, A. F., Reighard, K. P., Kapourales, S. A., Leopold, M. C. Monolayer-Protected Nanoparticle Film Assemblies as Platforms for Controlling Interfacial and Adsorption Properties in Protein Monolayer Electrochemistry. J. Am. Chem. Soc. 130, 1649-1661 (2008).
  2. Vargo, M. L., Gulka, C. P., Gerig, J. K., Manieri, C. M., Dattelbaum, J. D., Marks, C. B., Lawrence, N. T., Trawick,....

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Monolayer Protected ClustersGold Nanoparticle FilmsProtein Monolayer ElectrochemistryDip Cycle AssemblyUltraviolet Visible SpectroscopyTransmission Electron MicroscopyProton Nuclear Magnetic ResonanceDouble Layer Charging CurrentCyclic VoltammetryAzurin Protein Adsorption

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