Monolayer의 합성, 조립, 그리고 특성화는 단백질 Monolayer의 전기에 대한 골드 Nanoparticle 필름을 보호

다음 실험의 전반적인 목표는 단층 보호 클러스터 또는 MPC로 알려진 알킬레이트 안정화 금 나노 입자를 합성하고 이러한 물질을 아자린 단백질 단층 전기 화학의 흡수 계면으로 사용되는 박막 어셈블리로 조립하는 것입니다. 이는 먼저 유기 리간드로 금 콜로이드를 보호하여 알칸 폴레이트 필름으로 둘러싸인 금 나노 입자를 생성함으로써 달성됩니다. 다음으로, MPC는 금 및 유리 기판에 고정되고 얇은 다층 공유 결합 필름으로 네트워크화되며, 이 필름의 성장은 광학 및 전기화학적 측정과 단면 현미경을 통해 추적됩니다.

그런 다음 전자 전달 단백질 azarin이 계면에서 흡수되고 단백질 단층 전기화학을 위해 순환 금고 원격 측정이 수행됩니다. 결과는 이 절차에 의해 생성된 MPC 필름 계면이 MPC 박막을 기반으로 흡착 단백질에 대한 보다 최적화된 전기화학적 분석을 가능하게 하여 기존의 거리 의존성이 없는 보다 균일한 흡착 계면과 빠른 전자 전달 역학을 제공한다는 것을 보여줍니다. 기존 단백질 전기화학에 비해 이 기술의 주요 장점은 나노 입자 필름이 고리 측광법으로 측정된 보다 이상적인 전기화학적 거동을 초래하는 흡수 인터페이스를 제공할 때 전극이 수정된다는 것입니다.

이 방법의 시각적 시연은 합성에 중요한 시각적 단서가 포함되는 반면 필름 구성 및 특성화에는 여러 복잡한 단계와 분석 기술이 포함되기 때문에 매우 중요합니다. NPC 필름은 MPC 층과 다일 연결 분자를 교대로 하는 딥 사이클 방법을 사용하여 변형된 금 전극 또는 유리 슬라이드에 조립할 수 있습니다. 결과적으로 이러한 층은 원하는 필름 두께로 전기화학적 또는 광학적으로 추적할 수 있습니다.

적절한 환기가 되는 흄 후드 아래에서 금 클러스터를 합성하려면 먼저 테트라 옥사이드 암모늄 브로마이드 1.1g을 톨루엔 30ml에 용해시키고 약 20ml의 18메가옴 초정제수에 0.38g의 보라 수소나트륨을 녹인 다음 얼음에서 최소 30분 동안 식힙니다. 다음으로, 5ml의 초정제수를 추가로 사용하여 테트라 클로로 수소 용액을 테트라 이드 브롬화암모늄 톨루엔 용액으로 정량적으로 전달합니다. 수성 금 용액을 비수성 용액으로 위상 전달하려면 가볍게 뚜껑을 닫고 30분 동안 단단히 저어줍니다.

따라서 탄 주황색 수성 및 투명한 비수성 상이 잘 혼합됩니다. 투명한 수성 상과 연소된 주황색 비수성 상을 모두 분리 깔때기로 옮깁니다. 수성층을 버리고 비수성층을 깨끗한 플라스크에 담습니다.

C, 6 및 2 대 1의 비율을 수소 테트라 클로로 또는 비 수성 용액을 포함하는 속도에 첨가합니다. 30 분 동안 저어 적갈색에서 옅은 노란색으로 거의 무색의 용액으로 색상 변화가 감지되는 금 1 폴리머를 형성합니다. 반응 혼합물을 단열 된 얼음 수조로 옮기고 정량 교반으로 최소 30 분 동안 섭씨 0도까지 냉각하고 허벅지가있는 곳에서 금 1을 금속 금으로 환원시키기 위해 냉각 된 수소화붕소 나트륨 용액을 반응 혼합물에 빠르게 첨가하십시오.

추가로, 그것은 단층 보호된 금 덩어리 또는 MPCs의 두꺼운 까만 해결책을 즉각적으로 형성할 것입니다. 다음날 섭씨 0도에서 밤새 반응을 교반하십시오. 반응 혼합물을 분리 깔때기로 옮깁니다.

수성층을 폐기물 비커에 버리고 회전합니다. 비수성 톨루엔 층을 거의 완전히 건조될 때까지 증발시켜 플라스크에 무거운 검은색 슬러지를 남깁니다. 아세토 니트릴을 첨가하여 MPC를 침전시키고 고무 피팅이 있는 중간 다공성의 유리 프릿과 흡입기가 있는 사이드암 플라스크를 사용하여 용액을 밤새 그대로 둡니다.

진공 여과로 MPC를 수집하고 다량의 아세토 니트릴로 헹굽니다. 샌드위치 셀을 전기 화학적으로 조립 한 후, 0.2-0.9 볼트, 0.2-1.2 볼트 및 0.2-1.35 볼트의 전위 창에서 순환 전압 원격 측정 또는 CV를 수행하여 금 기판을 청소합니다. 인산칼륨 완충액 또는 KPB에서 초당 100밀리볼트로 스캔된 염화은과 비교하여 0.1볼트에서 0.4볼트까지의 전위 창을 포함하는 표준 조건에서 CV를 수행하여 세척된 베어 골드 기판의 이중층 충전 전류를 측정합니다.

버퍼를 버리고 초순수와 에탄올로 두 번 과도하게 헹굽니다. 세척된 금 기판을 에탄올에 함유된 약 300마이크로리터의 5밀리몰 C six 용액에 노출시키고 하룻밤 동안 방치하여 주문된 C six Sam을 형성합니다. 세포에서 C 6 용액을 버리고 에탄올과 초순수로 두 번 과도하게 헹굽니다.

표준 조건에서 SAM의 충전 전류를 측정합니다. KPB를 버리고 초순수와 에탄올로 과도하게 두 번 헹굽니다. 충전 전류는 현저히 감소해야 합니다.

베어 골드 측정에서 SAM 변형 금 기질을 에탄올 중 약 300마이크로리터의 5밀리몰 NDT 용액에 노출시키고 C six Sam 내의 NDT 연결 분자를 분산 시키기 위해 1시간 동안 방치합니다. NDT 용액을 버리고 다이암 메탄으로 한 번 헹굽니다보다 에탄올과 초순수로 두 번 과도하게 철저히 헹굽니다. 금 기판을 DIAM 메탄의 MPC 용액에 1시간 동안 질소 가스로 천천히 버블링하여 교반하여 노출시킵니다.

이것은 필름 어셈블리의 고정 MPC 층입니다. MPC 용액을 버리고 다시 디클로로 메탄 초정제수 및 KPB로 연속적으로 헹굽니다. 표준 조건에서 MPC 레이어의 충전 전류를 측정합니다.

KPB를 버리고 초순수와 DIAM 메탄으로 과도하게 헹굽니다. 질소 가스로 20분 동안 천천히 버블링하여 교반하여 DIAM 메탄에 있는 약 300마이크로리터의 5밀리몰 NDT 용액에 금 기질을 노출시킵니다. NDT를 폐기하고 DIAM 메탄으로 철저히 헹구어 두 번째 MPC 층을 증착합니다.

필름 어셈블리를 DIAM 메탄의 MPC 용액에 다시 담그고 1시간 동안 헹구기 전에 질소 가스로 천천히 버블링하여 교반과 함께 앉아있도록 합니다. 그런 다음 표준 조건에서 MPC 층의 충전 전류를 다시 측정하고 동일한 절차를 사용하여 다시 헹굽니다. 원하는 경우 추가 MPC 레이어를 증착합니다.

네트워크로 연결된 MPC 필름이 완성되면 KPB로 필름 개질 기판을 헹구어 MPC 필름 어셈블리에 AZ 단백질을 흡수합니다. KPB에 약 150마이크로리터의 5-10마이크로몰 AZ 용액을 E chem 샌드위치 셀에 주입하고 최소 1시간 동안 뚜껑을 닫고 냉장 보관합니다. ECM 셀이 실온으로 돌아온 후 KPB로 철저히 헹구고 ECM 셀을 KPB로 다시 채우고 KPB를 질소 가스로 10분 동안 거품을 냅니다.

마이너스 0.25볼트에서 0.25볼트까지의 전위 창에서 CV와 같은 단층 전기화학 연구를 수행합니다. KPB에서 초당 100밀리볼트로 스캔: 3M PT MS 변형 유리 슬라이드를 DIAM 메탄으로 헹구고 저속으로 셰이커에서 교반하면서 DIAM 메탄의 MPC 용액에 1시간 동안 넣습니다. 이것은 MPC를 정상적인 것의 ME 캡탄 말단 그룹에 고정함으로써 필름 어셈블리의 첫 번째 MPC 층을 완성합니다.

슬라이드를 Dior 메탄으로 철저히 헹구고 질소 가스로 건조시킨 다음 슬라이드를 diam 메탄의 NDT 용액에 담근 후 슬라이드의 UV vis 스펙트럼을 취합니다. 저속으로 셰이커를 교반하는 동안 슬라이드를 MPC 용액에 1시간 동안 놓습니다. 이것으로 필름 어셈블리의 두 번째 MPC 층이 완성됩니다.

슬라이드를 DIAM 메탄으로 철저히 헹구고 질소 가스로 건조시킨 다음 슬라이드의 UV VIS 스펙트럼을 측정합니다. 스펙트럼 전체의 흡광도는 추가 MPC 층이 필름 어셈블리에 흡수됨에 따라 증가해야 합니다. 3M PT MS 수정 유리 슬라이드에 조립된 MPC 필름을 표준 현미경 슬라이드에 부착합니다.

8개의 12 에폭시 수지를 준비하고 최소 12시간 동안 두꺼워지도록 합니다. 빔 캡슐에 에폭시 수지를 채우고 MPC 필름 샘플 위에 뒤집습니다. 기포가 캡슐 상단으로 올라오도록 캡슐에 압력을 가하여 에폭시 수지와 MPC 필름 샘플 사이에 밀봉을 만듭니다.

섭씨 18도에서 최소 60시간 동안 중합한 다음 장착된 슬라이드를 실온으로 냉각합니다. 빠른 필름에 MPC가 부착된 블록을 쉽게 제거할 수 있도록 섭씨 200도의 주조 알루미늄 핫 플레이트에서 장착된 슬라이드를 20초 동안 가열합니다. 보석상 톱 리드를 사용하여 빔 캡슐 블록에서 필름이 포함된 샘플을 절단하고, 제거된 부분을 MPC 필름 면이 실리콘 내부를 향하도록 하여 실리콘 플랫 몰드에서 절단합니다.

실온에서 실리콘을 에폭시 수지로 잘 채우고 섭씨 60도에서 최소 18시간 동안 중합되도록 합니다. 그런 다음 샘플을 실온으로 불러냅니다. 다이아몬드 나이프를 사용하여 Leica UCT 초소형 절편에서 60-80나노미터의 얇은 샘플 단면을 절단하고, 나이프의 가장자리에 수직인 단면을 절단하고, 슬라이스된 단면을 400메쉬 구리 그리드의 VAR 탄소 지지 필름 형태에 배치하고, 표시된 MPC 필름 어셈블리의 단면에 대한 TEM 이미지를 촬영합니다.

다음은 MPC 및 NDT 용액에 대한 교대 노출을 포함하는 총 5번의 침지 주기에 대한 MPC 박막 성장의 이중층 충전 전류 모니터링 결과입니다. 충전 전류는 각 침지 주기에 따라 체계적으로 증가합니다. 필름에 MPC 레이어 추가.

다음은 AZ에 대한 일반적인 순환 Volta Graham이 4.4 밀리몰 인산칼륨 버퍼에서 초당 100 밀리 볼트로 스캔 한 마이너스 0.25에서 플러스 0.25 볼트까지의 전위 창을 사용하여 수집 된 MPC 필름 어셈블리에 흡수를 추가합니다. 3M PT MS 개질 유리 슬라이드에서 디올 결합 MPC 필름 성장에 대한 대표적인 UV/VIS 스펙트럼 모니터링이 여기에 나와 있습니다. 딥 사이클은 유리 슬라이드를 NDT 링커 용액에 노출시킨 후 MPC 용액에 노출하는 것으로 구성됩니다.

각각의 후속 딥은 필름 두께의 성장과 동시에 흡광도 증가를 초래합니다. 이 그림은 DIA 링크 MPC 필름 어셈블리의 투과 전자 현미경 단면 이미지 분석을 보여줍니다. 삽입은 필름 어셈블리 TEM 분석에 사용된 헥사 메톨 기능화 MPC의 일반적인 TEM 이미지를 보여줍니다.

이미지 J를 사용하여 MPC의 평균 금심 직경을 약 2나노미터로 결정했습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 산화 환원 단백질의 흡수 및 후속 전기화학 분석을 위한 인터페이스 역할을 하는 MPC 골든 내로우 파 필름을 합성, 특성화 및 조립하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 필름 조립 공정은 MPC 합성 절차와 내부 입자 연결 메커니즘을 조작하여 다양한 단백질의 흡수를 수용함으로써 쉽게 적응할 수 있습니다.

이 방법은 변형된 합성 플랫폼에 대한 단백질 흡수의 전기화학에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 전자 전달 모델링 시스템, 생체 감지 계획 및 합성 생체 적합성 재료의 개발에도 적용할 수 있습니다.