monolayer 보호 클러스터 (MPCs)로 알려진 Alkanethiolate 안정화 황금 colloids은 합성 특징과 같은 간단한 산화 환원 단백질의 단백질 monolayer의 전기에 대한 흡착 인터페이스로 박막에 모였습니다 녹농균 azurin (AZ)와 시토크롬 C (cyt C).
방법 논문
monolayer 보호 클러스터 (MPCs)로 알려진 Alkanethiolate 안정화 황금 colloids은 합성 특징과 같은 간단한 산화 환원 단백질의 단백질 monolayer의 전기에 대한 흡착 인터페이스로 박막에 모였습니다 녹농균 azurin (AZ)와 시토크롬 C (cyt C).
콜로이드 골드는 단백질 monolayer의 전기 (PME)의 흡착 플랫폼 역할을 필름 어셈블리로 합성하고 이후 통합됩니다 monolayer 보호 금색 클러스터 (MPCs)라는 alkanethiolate 리간드로 보호 nanoparticles. PME는 전자 송금 (동부 표준시) 반응을위한 산화 환원 파트너로서 역할을 수정 전극에서 흡착 플랫폼을 confining하여 산화 환원 단백질의 전기 특성을 공부를위한 모델 시스템으로 활용됩니다. 연구는이 자연의 황금 nanoparticle 필름 어셈블리가 더 균일한 단백질 흡착 환경을 제공하고 alkanethiol 자기 조립 monolayers (SAM)로 수정보다 전통적인 시스템에 비해 거리 의존하지 않고 동부 표준시를 촉진하는 것으로 나타났습니다. 1-3이 종이 MPCs에서 hexanethiolate 리간드가 수정된 부르 스트 반응 4를 사용하여 합성 및 자외선 가시 (UV - VIS) 분광, 전송 전자 현미경 (TEM), 그리고 양자 (1 H) 핵 자기 공명 (NMR)과 특징과 작용. MPC 필름은 MPC의 레이어와 dithiol 연결 분자를 교대의 "딥 사이클"메서드를 사용하여 SAM 수정된 골드 전극 인터페이스에서 조립됩니다. 금 전극에 영화의 성장은 시스템의 전류를 충전 더블 레이어의 변경 사항을 측정하여 electrochemically 추적됩니다. 실란 수정된 유리 슬라이드에 조립 유사한 영화는 예상 필름 두께를 제공합니다 영화의 성장과 교차 단면 TEM 분석의 광학 모니터링하실 수 있습니다. 필름 조립하는 동안, MPC의 리간드 보호 조작뿐만 아니라 내부의 연동 메커니즘은 서로 다른 흡착 메커니즘을 가지고 산화 환원 단백질과 인터페이스, 쉽게 적응 아르 네트워크 필름에 대한 수 있습니다. 예를 들어, 모나스 녹농균이라는 박테리아 azurin (AZ)는 hexanethiolate MPCs 및 시토크롬 C (cyt C) MPC 계면 층을 수정 카르복실산에 electrostatically 움직일 수의 dithiol 링크된 영화에 hydrophobically adsorbed 수 있습니다. 이 보고서에서는, 우리는 독점적 AZ 시스템 필름 프로토콜에 중점을두고 있습니다. MPC 플랫폼에서 수정된 합성 단백질의 흡착과 관련된 조사는 biomolecules과 인간이 만든 물질 사이의 상호 작용에 대한 이해를 더하고, 결과적으로 바이오 센서 구조, 동부 표준시 모델링 시스템 및 합성 biocompatible 물질의 개발을 원조 수 있습니다. 5-8
1. Hexanethiolate Monolayer 보호 금 클러스터 합성
Hexanethiolate 작용 monolayer 보호 황금 클러스터 (MPCs)은 같은 끊을 225 (C6) 75 평균 구조를 생산하는 황금 두더지 비율 2시 1분 1 hexanethiol (C6). 부르 스트 반응에 4-9 특정 수정할 다음과 같은 합성 아르 리간드 유형, 특정 thiol - 투 - 황금 비율, 온도 및 반응 전달 속도, 또는 포스트 합성 트리 트먼트, 9-11은 각각 다양한 핵심 크기와 기능 보호 단체와 MPCs의 다양한 범위를 얻을 수 있습니다. 4 MPC의 대략적인 (을 다양한 alkanethiol 그룹으로 작용 MPCs의 평균) 작곡은 양성자 (1 H) 요오드 - 분해 시료의 핵 자기 공명 (NMR) 분석에 의해 결정하실 수 있습니다.
2. 필름 어셈블리 : 단백질 Monolayer의 전기에 대한 Dithiol 연결된 MPC 필름 조립
골드 기판 처음 electrochemically 몇 번 결국 dithiol 연결된 MPC 필름 어셈블리를 형성 반복되는 '딥 사이클 "을 만들길 dithiol 연결 분자와 C6 수정 MPCs의 솔루션을 번갈아에 immersing하기 전에 청소 및 C6 SAM과 수정 . 마찬가지로 이전의 연구에서 설명된 2가 녹농균 azurin (AZ) 단백질의 원래 플라스미드가 우아하게 라이스 대학과 AZ의 박사 코리 윌슨에 의해 주어졌다는 리치몬드 교수, 박사 조나단의 대학 정화와 동결 건조된 분말로 제공된 이후 자외선 볼 수 (UV - VIS) 분석에 의해 확인된대로 5-10 μm의 솔루션을 만드는 데 4.4 MM 인산 칼륨 완충액 (KPB, 산도 = 7.0, μ = 10 ㎜)과 rehydrated했습니다 Dattelbaum.
3. 필름 조립 : 광학 추적 Dithiol 연결된 MPC 필름 조립
사전 광학 평가를위한 MPC 필름을 성장하는 유리 슬라이드 섹션은 피라 냐가 솔루션 (CAUTION! 2시 1분는 4 H 2 O 2 SO H 2 집중되어)로 사전 세척 및 (3 mercaptopropyl) trimethoxysilane (3 MPTMS로 취급됩니다 .) 1-2 MPC 필름은 다음 이러한 수정 유리에 모였습니다 이전에 위에서 설명한 "딥 사이클"기법을 사용하여 슬라이드.
4. Monolayer의 특성은 교차 단면 전송 전자 현미경에 의한 골드 클러스터 필름 어셈블리를 보호
TEM 크로스 섹션이 다시 포함 EN 얼굴 임베디드 영화 2. 12 이것은 먼저 깨끗한 표준 현미경에 3 MPTMS 수정 유리 슬라이드에 조립 MPC 필름을 부착하여 이루어집니다 의해 준비가되어 있도록 퍼가기 812 에폭시 수지를 사용하여 슬라이드 아래의 절차를 수행하는 동안 처리를 향상되었습니다. 높은 온도가 영화 내에서 MPCs를 분해되므로 적용 열과 함께주의를 사용하십시오.
5. 대표 결과 :

5 마른주기 (MPC와 뉴펀들랜드 서머 타임 솔루션 노출을 교대)의 총 MPC 필름 성장 전류 모니터링 충전 1 개의 더블 레이어를 그림. 충전 전류는 (그림 2) 필름 MPC의 "레이어"를 추가, 각 수영 사이클과 함께 체계적으로 증가했다. 주기적 voltammograms는 V이 (대 자세 / AgCl, KCl) 4.4 MM의 인산 칼륨 버퍼에 MV / S (산도 = 7.0, μ = 10 ㎜) 100 스캔 0.1에서 0.4로 잠재적인 윈도우를 사용하여 수집되었습니다. ML Vargo, CP Gulka, JK Gerig, CM Manieri, JD Dattelbaum, CB 마크, NT 로렌스, ML Trawick, 그리고 MC 레오폴드, Langmuir 26 일 (1), 560-569의 허가 Reprinted. 저작권 2010 미국 화학 학회.

그림 2 dithiol 연결된 MPC 필름 어셈블리에 adsorbed AZ 단백질의 (A) 도식 표현. (B) MPC 필름 어셈블리에 adsorbed AZ에 대한 일반적인 순환 voltammogram는 V이 (대 자세 / AgCl, KCl) 4.4 MM의 인산 칼륨 버퍼 (산도가 = 7.0에서 100 MV / s의 스캔 -0.25에서 0.25로 가능성이 윈도우를 사용하여 수집 μ = 10 ㎜).

3 MPTMS 수정 유리 슬라이드에 dithiol 연결된 MPC 영화 성장의 그림 3 UV - VIS 대표 스펙트럼 모니터링. 딥 사이클 링커 솔루션 MPC 솔루션에 노출을 따라 뉴펀들랜드 서머 타임에 유리 슬라이드의 노출로 구성되어 있습니다. 필름 두께의 성장과 동시 흡광도 증가의 각 후속 딥 결과입니다. 딥 사이클 증가로 표면 plasmon 밴드는 점차 ~ 520 nm의에서 정의됩니다. ML Vargo, CP Gulka, JK Gerig, CM Manieri, JD Dattelbaum, CB 마크, NT 로렌스, ML Trawick, 그리고 MC 레오폴드, Langmuir 26 일 (1), 560-569의 허가 Reprinted. 저작권 2010 미국 화학 학회.

dithiol - 연결된 MPC 필름 어셈블리의 그림 4 전송 전자 현미경 (TEM) 교차 단면 이미지 분석. 삽입 : 영화 어셈블리에서 사용 hexanethiolate 작용 MPCs의 일반적인 TEM 이미지. TEM 분석 이미지 J 분석을 사용하여 ~ 2 nm의 수 MPCs의 평균 골드 코어 직경을 결정. ML Vargo, CP Gulka, JK Gerig, CM Manieri, JD Dattelbaum, CB 마크, NT 로렌스, ML Trawick, 그리고 MC 레오폴드, Langmuir 26 일 (1), 560-569의 허가 Reprinted. 저작권 2010 미국 화학 학회.
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단백질 monolayer의 전기는 산화 환원 단백질과 합성 흡착 플랫폼 사이의 상호 작용을 연구하는 데 효과적인 기술이다. 이 전략의 효과 그러나, 분자 수준의 제어 높은 수준의 흡착 인터페이스를 엔지니어 수있는 능력에 따라 달라집니다. 이 프로토콜에서 만든 MPC 기반 플랫폼보다 동질적인 단백질 흡착 환경 세를 제공하고 alkanethiolate SAMs를 고용 전통 PME 시스템에 비해 더 멀리 둘 이상의 동부 표준시를 촉진하실 수 있습니다 특별히 설계 플랫폼을 나타냅니다. 전기 인터페이스와 MPC 영화 어셈블리의 장점은 다양한 크기 및 표면 화학 / 기능, 각종 다양한 nanomaterials하고,뿐만 아니라 다른 전극 구성의 다른 산화 환원 단백질의 다재 다능한하고 적응성이다. 예를 들어, 설명 절차는 쉽게 조립에 통합 MPCs의 가장 바깥쪽 레이어에 간단한 자리 교환 반응을 이용하여 시토크롬 C (cyt C)의 동부 표준시 연구에 적응합니다. cyt C가<...
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관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
우리는 기꺼이 국립 과학 재단 (CHE - 0847145), 그리고 넉넉한이 연구를 지원하기위한 헨리 드레이 퓨 스를 교사 학술 상 프로그램을 인정합니다. 우리는 특별히 크리스틴 데이비스, 크로스 - 단면 영상과 함께 그녀의 도움 리치몬드 대학에서 생물의학과 현미경 및 이미징 이사를 인식하고 싶습니다. 특별 감사는 Drs에 주어집니다. T. 레오폴드, R. Kanters, D. 켈로그, R. 밀러, 그리고 W. 사례뿐만 아니라, 러스 콜린스, 필 조셉, 캐롤린 마크, 맨디 Mallory와 존 Wimbush - 모든이 대학에서 가능한 학부생 연구를하다 리치몬드의. 감사합니다 아주 개인은 레오폴드의 연구실에있는 모든 현재, 과거와 미래의 대학 연구자들에게 주어집니다.
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| 시약 및 장비의 명칭 | 회사 | 카탈로그 번호 |
|---|---|---|
| Tetraoctylammonium의 브로마이드 | 시그마 - 올드 리치 | 294,136 |
| 나트륨 borohydride | 시그마 - 올드 리치 | 213,462 |
| 수소 tetrachloroaurate | 시그마 - 올드 리치 | 254169 - 5G |
| 1 Hexanethiol | 시그마 - 올드 리치 | 234,192 |
| 전송 전자 현미경 | JEOL | 1010 |
| 핵 자기 공명 분광계 | Bruker 이동한다 | 300 MHz의 |
| 구리 그리드 (400 메쉬)에 Formvar / 탄소 지원 필름 | 전자 현미경 과학 | FCF400 - 잘라내기 |
| 골드 기판 | 증발 금속 영화 주식 회사 | 사용자 정의 |
| AG / AgCl 참조 전극 | Microelectrodes 주식 회사 | MI - 401F |
| Potentiostats | CH 인 스트 루먼트 주식 회사 | CHI650A, CHI610B |
| 1,9 - Nonanedithiol | 시그마 - 올드 리치 | N29805 |
| (3 mercaptopropyl) trimethoxysilane | 시그마 - 올드 리치 | 175,617 |
| 자외선 분광 표시 | 애질런트 | 8453 |
| 퍼가기 812 에폭시 수지 | 전자 현미경 과학 | 14,120 |
| "00"BEEM 캡슐 | 전자 현미경 과학 | 70000 - B |
| 실리콘 몰드 플랫 | 전자 현미경 과학 | 70,900 |
| 다이아몬드 나이프 | Diatome | 21 ULE, S12801 |
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