핵산은 생물학적 시스템을 평가하기 위한 일반적인 분석물입니다. 그러나 효소 조작으로 인한 편향은 우려를 야기할 수 있습니다. 여기에서는 폴리아닐린을 사용하여 핵산을 표지 없이 검출하는 방법에 대해 설명합니다. 이 민감하고 비용 효율적인 센서 기술은 분자 간의 단일 뉴클레오티드 차이를 구별할 수 있습니다.
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이 논문에서
요약
초록
핵산 검출은 연구 및 클리닉에서 사용되는 진단 기술의 중심에 있습니다. 이러한 기술에 사용되는 표준 접근 방식은 편향과 아티팩트를 도입할 수 있는 효소 변형에 의존합니다. 차세대 검출 플랫폼의 중요한 요소는 직접 분자 감지가 될 것이며, 이를 통해 증폭 또는 라벨링의 필요성을 피할 수 있습니다. 첨단 나노 물질은 무표지 센서를 실현하기 위해 적절한 화학적 방식을 제공할 수 있습니다. 공액 폴리머는 생물학적 감지에 이상적이며 생체 분자와 호환되는 특성을 가지고 있으며 국부적인 환경 변화에 높은 민감도를 나타냅니다. 이 기사에서는 전기 전도성 고분자 폴리아닐린을 사용하여 핵산을 검출하는 방법을 제시합니다. 표적 핵산을 보완하는 간단한 DNA "프로브" 올리고뉴클레오티드가 폴리머에 정전기적으로 부착되어 표적 분자의 단일 뉴클레오티드 차이를 구별할 수 있는 센서 시스템을 만듭니다. 이 기술의 구체적이고 편향되지 않은 특성을 제외하면 매우 비용 효율적입니다.
서론
Conjugated polymers는 분자 센서에 대한 많은 옵션을 제공합니다. 여기에는 형광, 전자 및 비색 반응이 포함됩니다1. 핵산 센서에 공액 폴리머를 통합하기 위한 많은 노력이 있었습니다. 그러나 대부분의 시스템에는 2차 감지가 필요하므로 감지 옵션이 제한됩니다2. 최근에 우리는 폴리아닐린(PANI)을 기반으로 하는 공액 폴리머 기반 센서 플랫폼이 이 폴리머의 특성을 활용하여 무표지 시스템을 만든다고 보고했습니다3. PANI는 생물학적 시스템4를 측정하는 데 적합한 형광 및 저항과 같은 특성을 가진 광범위하게 결합된 전기 활성 폴리머입니다. 구조 내의 엑시톤은 국소화되지 않아 단량체 소단위 사이의 양전하의 이동성으로 이어집니다. 이것은 DNA5,6의 음전하를 띤 골격과 상호 작용할 수 있는 양전하의 유연한 골격을 제공합니다. 중요한 것은 정전기로 부착된 DNA가 질소 염기가 염기 쌍에 참여할 수 있도록 배향되어 있다는 것입니다. DNA와의 결합은 PANI의 전자적 특성을 변화시키며, 이러한 효과는 UV 조사에 의해 향상될 수 있습니다(그림 1)3. 이 시스템을 사용하면 표적 핵산에 상보적인 올리고뉴클레오티드를 PANI에 고정할 수 있습니....
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프로토콜
1. 처리 가능한 PANI 합성
- 250 mL 둥근 바닥 플라스크에 클로로 폼 60㎖를 완전히 (1 ㎖, 11 밀리몰) 아닐린을 녹인다. 600 5 분 동안 회전과 얼음 0-5 ° C까지 시원한에서 저어. 이것은 일반적으로 15 ~ 20 분 (그림 2A)를합니다.
- 600 rpm으로 교반하면서 둥근 바닥 플라스크 내의 아닐린 용액에 소듐 도데 실 벤젠 설포 네이트 (NaDBS) (7.44 g, 21 밀리몰)을 추가한다.
- 20 ml의 물에 황산 암모늄 (APS) (3.072 g, 13.5 밀리몰)을 용해하고 모든 드롭 현명한 30 분 이상 반응의 과열을 방지하기 위해 추가 할 수 있습니다.
- 24 시간 동안 0 내지 5 ℃에서 반응을 수행하고, 또 다른 24 시간 동안 실온에 도달 할 수있다.
- 반응 혼합물은 초기에 15 분 후에 유백색 차례 관찰, 2 시간 후에, 최종적으로 24 시간 (도 2B-F) 후 진한 녹색 다음 암갈색.
- 흐너 깔때기로 PANI-NaDBS 용액 필터. 같은 80 ml의 클로로포름 120 ml의 물과 혼합eparation 깔때기 (그림 2G).
- 수성 상청액과 반....
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결과
도 2a는 APS 부가 전 중합 공정, 즉 개시시 반응 셋업을 캡처한다. 미셀 형성은 미셀 계면 프로세스 PANI 합성이 발생하는 반응의 초기 단계이다.도 2b는 5 분 후에 유백색 용액을 나타낸다. APS 반응 첨가 후 30 분 약간 갈색으로 변.도 2c는 올리고머의 형성과 연관된 색상 변화를 보여준다.도 2D가 함께 일관성 단쇄 PANI의 높은 농도를 나타내는, 4 시간 후에 진한 갈색을 나타낸다 매우 느린 반응. 마지막으로, 클로로포름 - 물 (도 2E)에 분산 된 고 분자량 PANI의 암녹색 용액을 관찰 할 수 48 시간 후.도 2F는 상분리와 분리 깔때기에서 잘 분산되어, 균일 한 PANI 용액을 나타낸다.
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토론
핵산의 PANI 기반 센서는 DNA 및 RNA와 상호 작용하기 위해서 물에 대한 중합체의 용해를 필요로한다. 물 PANI의 분산 이전 8보고 미셀을 형성하는 계면 활성제를 사용하여 달성된다. 4- sulfophthalic 산 도데 실 에스테르와 같은 다른 음이온 성 계면 활성제 여기서 사용 NaDBS 이외에도, 노닐 페놀에 톡실 레이트, 또는 세틸 트리메틸 암모늄 브로마이드와 같은 양이온 성 계면 활성제 등의 비이 온성 계면 활성제는 또한 가공성 PANI 9,10의 합성에 사용될 수있다. 1 몰비 : 여기에 기술 된 합성 2에 아닐린 단량체를 첨가 음이온 계면 활성제 NaDBS의 고정 된 비율로 시작된다. 계면 활성제 NaDBS 높은 친수성 - 친 유성 균형 (HLB)이 고분자 미셀 유적 및 물로 균형을 확립하여, 클로로포름 - 물에 유화 아닐린 단량체의 중합 수있다. GR의 미셀을 생성하기 위해 1.5 몰비 산화제 APS는 1로 첨가내부 코어는 핵제로서 작용 PANI를 인하여. 이것은 .......
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공개 사항
이 작업은 University of Southern Mississippi College of Science and Technology와 Mississippi College of Science and Technology 및 Mississippi INBRE 프로그램(국립 일반 의학 연구소에서 수상 번호 P204M103476)의 지원을 받았습니다.
감사의 글
저자는 공개할 것이 없습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 아닐린 | 피셔 사이언티픽 | A7401-500 | ACS, 액체, 냉장 |
| 과산화황산암모늄 | Fisher Scientific | A682-500 | ACS, 결정질 |
| 나트륨 도데 실 벤젠 설포 네이 | Pfaltz & 바우어 | D56340 | 95% 고체 |
| 클로로포름 | 피셔 사이언티픽 | MCX 10601 | 액체 |
| DNA 프라이머 | MWG 오퍼론 | n/a | 맞춤형 DNA 서열 ~20 bps |
| 마이크로플레이트 | 미국 과학 | 1402-9800년 | 96 음, 폴리프로필렌은 클로로포름에 반응하지 않기 때문입니다 |
| 마이크로플레이트 접착 필름 | USA Scientific | 2920-0000 | well-to-well 오염, 시료 유출 및 증발을 줄입니다. |
| 현미경 커버 유리 | Fisher Scientific | 12-544-D | UV 조사 커버 유리에 코팅된 PANI |
| UV 크로스링커 | UVP | HL-2000 | 에너지: X100 μ J/cm2; 시간: 2분 |
| 혼성화 오븐 | VWR | 01014705 T | 온도: 400 ° C; 15분 동안 흔들림과 |
| 함께 유리 장치 | Fisher Scientific | 반응을 위한 세 개의 목이 있는 둥근 바닥 플라스크; 떨어뜨리는 깔때기, 스토퍼, 콘덴서, 분리 깔때기 | |
| 현미경 | Leica Microsystems | 라이카 IMC S80 | 배율 20X; 의사 색상 536 nm; 노출 86 msec; 1.0배 획득; 감마 1.6 |
| 마이크로플레이트 리더 | 분자 장치 | 89429-536 |
참고문헌
- Hahm, J. I. Functional polymers in protein detection platforms: optical, electrochemical, electrical, mass-sensitive, and magnetic biosensors. Sensors (Basel). 11 (3), 3327-3355 (2011).
- Rahman, M. M., Li, X. B., Lopa, N. S., Ahn, S. J., Lee, J. J.
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재인쇄 및 허가
