破壊法を用いた溶液分散無機ナノ粒子の短いペプチド吸着の研究

サマリー

生体分子無機固相相互作用を理解する第一歩は、吸着性吸着を確立することによって評価され得る基本的な物理化学的定数を明らかにする。液相からの吸着は、運動、表面容量、pH、および競合吸着によって制限され、吸着実験を行う前に慎重に検討する必要があります。

要約

無機有機相互作用の基礎は、バイオテクノロジーや医学の活用に適した新しい生体インターフェースの発見と開発において極めて重要です。最近の研究では、タンパク質が限られた吸着部位を介して表面と相互作用することが示されています。アミノ酸やペプチドなどのタンパク質断片は、複雑な生体高分子と無機表面との相互作用モデリングに使用できます。過去30年間、等温滴定熱量測定(ITC)、表面プラズモン共鳴(SPR)、水晶結晶マイクロバランス(QCM)、全内部反射蛍光(TIRF)、減衰全反射反射分析(ATR)など、これらの相互作用の物理的化学基礎を測定するために、多くの有効で敏感な方法が開発されました。

吸着測定のための最も簡単で最も手頃な方法は、溶液分散吸着剤と接触した後のソルベート濃度(枯渇)の変化が計算され、吸着されると仮定される枯渇法です。枯渇データに基づく吸着吸着吸着は、すべての基本的な物理化学的データを提供する。しかし、溶液からの吸着は、高い比表面積を有する運動制限や吸着剤により、より長い平衡時間を必要とするため、ほとんど写的な固定面面面には適用できません。さらに、溶媒の不安定性、ナノ粒子凝集体、吸着結晶性、ナノ粒子サイズ分布、溶液のpH、吸着の競合などの要因を、ペプチドの吸着を研究しながら考慮する必要があります。枯渇データの等吸い方の構造は、文字通りすべての可溶性ソルベートのための包括的な物理化学データを提供しますが、高価なセットアップを必要としないため、最もアクセス可能な方法論のままです。本稿では、無機酸化物に対するペプチド吸着の実験的研究の基礎的なプロトコルを説明し、プロセスに影響を与えるすべての重要な点をカバーする。

概要

無機表面とペプチドの相互作用は、材料科学と医学において重要度が高いため、過去50年間、多くの注目を集めてきました。生物医学研究は、再生医療、組織^,工学^,,11、2、3、³および移植^{24、5、6、7}に直接的な影響を及ぼすバイオ無機表面の適合性と安定性に⁴焦点^6を7当てています。⁵センサやアクチュエータなどの現代の生体応答デバイスは^,、酸化物半電界^{8、9、10、11、12、139,}に固定化された機能性タンパク質に基^{10,1112,づいています}。⁸タンパク質産生のための現代の精製の慣行は、しばしば下流の精製お....

プロトコル

1. ジペプチドストック溶液および希釈液の調製

1. 16 mMジペプチド溶液の調製
   1. 滅菌高分子試験管にジペプチド(Ile-His)の0.183 g(材料表を参照)を入れ、2倍蒸留水(DDW)で35mLに希釈し、激しい攪拌下で室温(RT)で溶解する。
      注:ジペプチドが攪拌しながらDDWに溶解しない場合は、ジペプチド溶液を超音波浴に入れ、数分間超音波処理します。
   2. 滅菌試験管内のDDWの50 mLに乾燥2-(N-モルフォリノ)エタンスルホン酸の0.533 gを溶解することにより、2-(N-モルフォリノ)エタンスルホン酸(MES)緩衝液の50 mM溶液を調製します。N200mgの水酸化ナトリウムをDDWの100mLに溶解して、50mMの水酸化ナトリウム溶液を調製します。
   3. 16 mMのジペプチド溶液に50mM MES、または50mM水酸化ナトリウムを慎重に添加して、予備溶解ジペプチド溶液のpHを7.4に調整し、RTで攪拌し、pHメーターでpHをモニタリングします。pHを調整した後、測定シリンダーに溶液を注ぎ、試験管をすすいで、DDWから40 mLで測定シリンダーを充填して、16mMの最終濃度を作ります。
2. 16 mMストック溶液からのジペプチド希釈液の調製
   1. DDWで16 mMジペプチド溶液を希釈することにより、0.4〜12.0mMの....

結果

ナノ結晶性二酸化チタンに対するジペプチドの吸着を、0−40°Cの温度範囲で生体適合条件で研究した。二酸化チタン表面上の実験的ジペプチド吸着(A,mmol/g)を、次のように評価した。

ここでC₀およびC_eは、それぞれミリモルにおけるジペプチドの開始および平衡濃度である。Vは、リットル中のジペプチド溶液の体積です。m は、グラム単位の吸着剤の重量です。

ジペプチド吸着の測定値は、ヘンリーモデルを用いて処理.......

ディスカッション

アイザム構造のソリューションからの吸着は、高い比表面積を有する運動制限および吸着剤による平衡化に長い時間を要する。また、アミノ酸を吸着しながら、ゾルの不安定性、ナノ粒子凝集体、結晶性、ナノ粒子サイズ分布、溶液のpH、吸着の競争を考慮する必要があります。しかし、枯渇法を用いた吸着アイソマ構造は、高価なセットアップを必要としないため、最も利用可能な方法論であり続け、しかも文字通りすべての可溶性ソルベートに対して徹底的な物理化学データを提供する。

結晶性材料を吸着剤として使用する場合、吸着モード(すなわち、溶液分散粒子または固定面上)の間で区別を行う必要があります。マクロ的に平らな表面と粒子上の結晶顔の分布に大きな違いがあると予想すべきです。ナノ粒子上のペプチドの吸着から決定される熱力学パラメータは、マクロ的に平坦な表面へのペプチド吸着の熱力学的パラメータに対応しない場合がある。

無機表面に吸着するペプチドの平均量は極めて低い。室温では、この値は平方メートル²⁸あたり数百マイクログラム.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
2-(N-モルフォリノ)エタンスルホン酸	TCIケミカル	4432-31-9	MES、>98%
アセトニトリル	Panreac AppliChem		HPLCグレードの
クロマトグラフィーバイアルガラス
ジペプチドIle-His	Bachem	4000894
二重蒸留水			DDWはその場で得られました
加熱洗浄槽「Ultrasons-HD」	J.P.セレクタ3000865		5L、40kHz、120ワット
UV&マイナスを搭載した高性能液体クロマトグラフシステム。ビス検出器	島津製作所, LC-20 プロミネンス		HPLC
イソプロパノール	Sigma-Aldrich (Merck)	67-63-0	99.70%
LabSolutions Lite	島津	製作所 223-60410	高速液体クロマトグラフィーシステム用ソフトウェア
ナノ結晶TiO2			純度99%以上のアナターゼ。平均粒径 10.62 ±3.31 nm。比表面131.9 m2 / g(BET)。Langmuir 2019, 35, 538−詳細については、550。
フェニルイソチオシアネート	Acros Organics	103-72-0	PITC、98%
逆相Zorbaxカラム	ZORBAX LC		150×内径2.5 mm、平均粒子径5 μm
シリンジフィルター	Vladfilter		25 mm, 0.2 μm細孔、酢酸セルロース
試験滅菌ポリマーチューブ			ポリプロピレン
サーモスタットTC-502	フィールド		/加熱循環バス、サンプル誘導体化のためのプログラマブルコントローラー付き
エチルアミン	グマアルドリッチ(メルク)	121-44-8	TEA; 99%
トリフルオロ酢酸	Panreac AppliChem	163317	TFA, 99%

ズブルック冷蔵トリシ