생물 액체 배지에서 확장 성, 금속 높은 가로 세로 비율 나노 복합 재료의 생성

요약

여기서 우리는 생물학적 조건하에 액체 배지에서 신규 한 고 종횡비 biocomposites를 합성 프로토콜을 제시한다. biocomposites 각각의 직경 및 길이에서 마이크로 나노 미터 스케일. 시스틴 결합 구리 나노 입자 (CNPS) 및 황산구리는 합성 용 핵심 부품이다.

초록

이 프로토콜의 목적은 높은 종횡비 구조를 갖는 두 개의 신규 biocomposites의 합성을 설명하는 것이다. biocomposites 구리 나노 입자 (CNPS) 또는 금속 성분을 기여 황산구리 중 하나와, 구리 및 시스틴 이루어져있다. 합성 생물학적 조건 (37 ° C)와 24 시간 후의 자기 조립 복합 형태 하에서 액상에서 수행된다. 형성되면, 이러한 복합 재료는 모두 액체 매체와 건조 폼에서 매우 안정적이다. 복합 길이 범위를 마이크로 -하는 나노에서 확장, 몇 미크론에서 직경 25 nm의. 에너지 분산 형 X 선 분광법 (EDX)을 전계 방출 주사 전자 현미경은 따라서 최종 나노 복합 재료에서의 황 원으로서 시스테인을 확인, 출발 CNP 재료 결석 동안 황, NP 유래의 선형 구조 내에 존재하는 것을 입증 . 이러한 선형 나노 및 마이크로 복합 재료의 합성, STR의 길이의 다양한 중uctures는 합성 용기 내에서 형성된다. 합성 후 액상 혼합물의 초음파 처리는 초음파 처리 시간 증가로 평균 길이를 감소하여 구조물의 평균 크기를 제어하는​​데 도움이 입증되었다. 형성된 구조는 고도로 응집하지 않는 안정한 액상이 형성되어 있기 때문에, 원심 분리는 또한 집중 형성된 복합체 편석을 돕기 위해 사용될 수있다.

서론

구리는 생물학 세계에서 일부 효소 기능 ^1,2에 필수적인 고반응성 금속이지만 더 높은 농도에서는 나노 입자 형태 ^3,4를 포함하여 강력하게 독성이 있습니다. 구리 독성에 대한 우려는 나노 구조의 표면적/질량이 증가하기 때문에 CNP 및 기타 구리 기반 나노 물질이 사용됨에 따라 더욱 관련성이 높아졌습니다. 따라서 나노 입자 형태의 작은 구리 덩어리조차도 세포를 관통하고 반응성 형태로 분해되는 능력으로 인해 국소 독성을 유발할 수 있습니다. 일부 생물학적 종은 금속 이온과 복합하고 킬레이트화할 수 있으며, 해양 홍합 ⁵에서 설명한 것처럼 금속 이온을 생물학적 구조에 통합할 수도 있습니다. 나노 물질 ⁴의 잠재적 독성 효과를 연구하는 과정에서 시간이 지남에 따라 일반적인 세포 배양에 사용되는 생물학적 조건(37°C 및 5% CO₂)에서 높은 종횡비(선형) 구조로 안정적인 구리 생체 복합체를 형성할 수 있음이 발견되었습니다.

제거 과정을 통해 완전한 세포 배양 배지에서 발생한 이러한 선형 생체 복합체의 초기 발견은 생체 복합체가 자체 조립되는 데 필요한 필수 원소의 정의된 프로토콜로 단순화되었습니다. 두 가지 유형의 고선형 생체 복합체의 자가 조립은 ....

프로토콜

실험 1. 계획

1. 합성에 필요한 구리 나노 복합 재료의 양을 결정합니다. 그 기준으로, 작은 볼륨 플라스크 (25cm ^2), 또는 자료의 준비에 아래에 표시된 바와 같이 더 큰 플라스크의 번호를 선택합니다.
2. 이 합성에 대해, 5 % CO _2와 적어도 40 %의 습도와 37 ° C의 배양기를 사용한다. 이러한 보육이 가능하며 반복적으로 합성의 시간 (약 24 시간) 이상 방해되지 않습니다 있는지 확인하십시오.
   주의 : 반복 열기 및 인큐베이터의 폐쇄 확실히 나노 복합 구조의 변형 합성 될 수 있습니다 온도 변화의 원인이됩니다.

재료 2. 준비

1. 합성을 시작하는 것입니다 직전 용매에 고체 물질을 추가하여, 실험 시작하기 전에 신선한 모든 재료를 준비합니다. 긴 시간 B에 대한 액체에 시스틴과 구리 출발 물질의 재고 솔루션을 유지는 efore 실험은 권장되지 않으며 변수의 결과가 발생할 수 있습니다. 일단 파라 필름과 용기의 상단을 포장하여 건조 원료 공급 업체에서 계속 열었다.
   주 : 다음 프로토콜 시스틴 7 μL, 멸균 6643 μL 및 CNPS 350 μL를 사용하여 25cm ² 세포 배양 플....

결과

도 1은 본 연구에서 설명한 선형 biocomposites을 형성하는 합성 단계의 흐름도의 개략을 나타낸다. 출발 원료로 CNPS 또는 황산구리는 2 ㎎ / ㎖ 용액을 형성하기 위해 멸균 수와 함께,이 용액을 혼합하고 균일 혼합을 제공하는 초음파 처리하고,이 구리 용액을 합성에 대해 다음과 같은 비율로 혼합되어있다 : 949 부 멸균 물 : 50 부 구리 혼합물 : 1 부 시스틴 원액. 실제 볼륨은 확장 또는 최종 합성 수율을 확장 할 수있는 이러한 비율에 따라 증가 또는 감소 할 수있다. 시간이 지남에 따라 모양이 액체 용액 변화에 따라 정상 백색광 또는 현미경 하에서 육안으로 관찰 할 수있는 표시, 선형 biocomposite 구조가 형성된 적어도 2 시간 동안 배양 한 후.

도 2는 전체 세포 배양 매체 O 이러한 선형 구조물의 초기 탐색에서 대표적인 결과를 나타낸다82 시간의 기간을 VER. 우리의 실험은 세.......

토론

CNPS 포함 된 나노 물질의 잠재적 인 독성을 평가하는 동안, 이것은 장기적, CNPS는 큰 응집 형태로 초기에 더 분산 미립자 분포 (도 2)로 형질 전환시키고 있음을 관찰 하였다. 일부의 경우, 생물학적 조건 하에서 세포 배양 접시에서 생산 된 이러한 고도로 응집 된 구조물은 "게"를 포함하는 전술 구리 연상시키는 중앙 집합체에서 높은 선형 돌기를 형성 ^6. 그것은 여기에 나타낸 조건, CNPS 농도 따라서 배양에서 세포의 전부 사망하지 서브 최대였다 세포에 첨가 될 수 있음을 지적한다 (도 2 참조). 이러한 초기 관찰로부터, 실험은 합성에 필요한 O 나머지 주요 구성 요소를 찾기 위해 (그 자체를 포함하여 최종적으로 세포) 세포 배양 조건의 연속 이상의 성분을 제거함으로써 계속 하였다F 선형 구리 biocomposites.

우리는 시스틴, 원래 세포 배양 물의 보충 성분.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Mini Vortexer	VWR (https://us.vwr.com)	58816-121
CO2 인큐베이터 모델 # 2425-2	VWR (https://us.vwr.com)	판매자에게 문의	현재 모델 calalog # 98000-360
Eppendorf Centrifuge (Refrigerated Microcentrifuge)	Labnet (http://labnetinternational.com/)	C2500-R	모델 Prism R
세포 배양 원심분리기 모델 Z323K	Labnet (http://labnetinternational.com/)	판매자 연락처	현재 모델 Z206A 카탈로그 # C0206-A
초음파 발생기 (초음파 세척기)	Branson Ultrasonics Corporation (http://www.bransonic.com/)	1510R-MTH
밸런스	Sartorius (http://dataweigh.com)		모델 CP225D 유사한 모델
CPA225D Olympus IX51 도립 광 현미경	Olympus ( http://olympusamerica.com	공급 업체
Olympus DP71 현미경 디지털 카메라	Olympus (http://olympusamerica.com	공급 업체
외부 전원 공급 장치 - Olympus 현미경 용 백색광	Olympus (http://olympusamerica.com	TH4-100
10X, 20X 및 40X 현미경 대물렌즈	Olympus (http://olympusamerica.com	공급 업체
주사 전자 현미경	Hitachi (http://hitachi-hitec.com/global/em/sem/sem_index.html)	모델 S-4800
투과 전자 현미경	Zeiss (http://zeiss.com/microscopy/en_de/products.html)	모델 Libra 120
테이블 탑 워크 스테이션 단방향 흐름 클린 벤치	Envirco (http://envirco-hvac.com)	모델 PNG62675	멸균 세포 배양에 사용 기술

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