SLP1ポリマーと単層のAuのインタラクションから Lysinibacillusスフェリカス JG-B53 - 生体分子金属研究のためのツールと​​して、QCM-D、ICP-MSおよびAFM

この実験の全体的な目標は、提示された細菌株のS層タンパク質による金の収着挙動を生態学的および技術的観点から調査することです。これらの方法は、吸着プロセスや金属の除去と回収などの分野での環境関連科学の重要な質問に答えることができます。これらの手法の主な利点は、金属の収着とナノ粒子の吸着を別のスケール範囲で検出できることです。

QCM-Dを使用することで、これをリアルタイム測定で検出することが可能です。この手順を開始するには、流体セルにセンサーダミーを装備します。2%アルカリ性液体洗浄剤のモジュールあたり少なくとも20ミリリットルを超純水にQCM-Dおよびチューブシステムを介してポンプで送ります。

これに続いて、超純水のモジュールごとに5倍の容量をシステム内に送り込み、メーカーのプロトコルに従って毎分最大300マイクロリットルの流量で送ります。フローモジュールの外側にある二酸化ケイ素センサーを、2%ドデシル硫酸ナトリウム溶液で少なくとも20分間インキュベートして清掃します。その後、超純水でセンサーを数回すすぎます。

ろ過された圧縮空気で結晶を乾燥させた後、オゾン洗浄チャンバーに20分間置きます。その後、クリーニング手順を2回繰り返して、すべての有機物を取り除きます。センサの表面から結合した金属を除去するには、センサを1モルの硝酸ですすいでください。

次に、センサーを超純水で数回すすぎます。次に、ポリエチレンイミンとポリスチレンスルホン酸の交互の層を1リットルあたり3グラムのセンサーに、層ごとまたはLBL技術を使用してディップコーティングで変更します。センサーをディープウェルプレートの適切な高分子電解質溶液の中に入れ、室温で10分間インキュベー

次に、センサーを高分子電解質溶液から取り出し、浸漬コーティングの各ステップの間に超純水で集中的にすすぎます。外部の変更が完了したら、センサーをフローモジュール内に配置します。実験を開始する前に、センサーを超純水ですすいで平衡化します。

この時点で、以前に単離および精製したSlp1をフォーミュラ尿素に溶解して、ポリマーをモノマーに変換します。モノマー化されたタンパク質を15, 000倍のgと摂氏4度で1時間遠心分離して、より大きなタンパク質凝集体を除去します。可溶化および遠心分離したSlp1上清を再結晶バッファーと混合して、最終タンパク質濃度0.2グラム/リットルにします。

フローモジュール内の高分子電解質改質センサーの上でタンパク質の再結晶が成功した後、周波数と散逸シフトの安定した値が検出されるまで、コーティングされたセンサーを再結晶バッファーで毎分125マイクロリットルの流速で集中的にすすぎます。フローモジュールでSlp1コーティングが成功したら、得られたSlp1層を1.6ミリモルのクエン酸緩衝液pH 5.0で集中的にすすぎ、周波数と散逸シフトの安定した値が検出されるまで洗い流します。次に、あらかじめ調製した1ミリモルのナノ粒子溶液を、毎分125マイクロリットルの流速でフローモジュールにポンプで送ります。

次に、Slp1層への質量吸着を追跡します。金属ナノ粒子の相互作用が完了したら、ナノ粒子を含まないバッファーで層をすすぎ、弱く結合した金属またはナノ粒子を除去します。原子間力顕微鏡または倒立光学顕微鏡付きAFMを用いて、コーティングしたQCM-Dセンサーに直接超純水を用いて液中での画像を記録します。

QCM-D実験後、センサを超純水で洗い流し、AFM流体セル内に置いてください。水中での共振周波数が約25キロヘルツ、剛性が1メートルあたり0.1ニュートン未満のカンチレバーを使用してください。スキャン速度を毎秒2.5〜10マイクロメートルの間で調整します。

動的接触モードで、カンチレバーが共振周波数でピエゾによって励起されている間に画像を撮影します。最後に、振動減衰によってカンチレバーの表面までの距離を決定します。懸濁Slp1による金3の最大金属結合能は、調査したpH範囲内の24時間インキュベーション中に安定して結合したことを示しています。

周波数の即時の減少は、タンパク質の急速な吸着と高分子電解質修飾表面への高い親和性を示しています。散逸もすぐに増加しますが、これは、高速減衰により粘弾性分子が表面に吸着し、散逸値が増加することを示しています。合成済みの金ゼロナノ粒子をSlp1とインキュベートし、SDS-PAGEで解析したところ、ナノ粒子がSlp1の構造を乱さないことを示すQCM-Dデータが確認されました。

合成済みの金属金ゼロナノ粒子の吸着は、QCM-D実験のデルタF-デルタDプロットおよび厚さおよび質量プロファイルとして示されています。高分子電解質改質センサーで再結晶したSlp1のタンパク質格子を示します。格子定数は13〜14ナノメートルと決定され、層の厚さは10プラスマイナス2ナノメートルであることがわかりました。

AFM研究では、金3相互作用後もSlp1格子が完全に無傷のままであることが確認され、コーティングの安定性を予測したQCM-Dの結果が確認されました。AFMは、Slp1格子上の金ゼロナノ粒子の吸着を検証しますが、粒子サイズのために、Slp1のp4対称性には従いません。このテクニックを習得すると、適切に実行されれば、1営業日以内に実行できます。

これらの方法に従って、赤外分光法やヘリウムイオン顕微鏡などの他の手法を実行して、特定の結合サイトや金または金ナノ粒子との相互作用などのさらなる質問に答えることができます。提示された技術は、uzrachemが生体分子と金属との相互作用、たとえばさまざまな種類の表面での吸着および脱着挙動を研究する道を開きました。このビデオを見た後、金属と生体溶媒との相互作用を調査する方法についてよく理解し、この方法を使用するときは、ゴーグル、白衣、そしてもちろん手袋も忘れずに使用してください。