단일 벽 탄소 나노 튜브에 바이오 모방 고분자와 공학 분자 인식

이 절차의 전반적인 목표는 생체 모방 폴리머를 사용하여 기능화된 분자 감지를 위한 근적외선 형광 단일벽 탄소 나노튜브를 준비하는 것입니다. 이러한 나노센서는 생체 조직에서 시간 분해 이미징을 가능하게 할 수 있습니다. 예를 들어, 뇌에서 도파민을 감지하는 데 사용할 수 있습니다.

이 센서의 주요 장점은 고유한 근적외선 형광으로 조직 깊숙이 이미징할 수 있다는 것입니다. 합성 센서를 사용하면 자연적인 분자 인식 요소 없이 분자를 감지할 수 있으므로 이 일반적인 센서 개발 방법은 저분자 감지에 특히 유용합니다. SWNT의 핵산 현탁액을 준비하려면 먼저 0.1 몰 염화나트륨에 핵산을 100 밀리리터 당 100 밀리그램의 농도로 용해시킨다.

흄 후드에서 정전기 방지 건을 사용하여 일회용 주걱, 미세 원심분리기 튜브 및 SWMT 스톡에서 정전기를 제거합니다. 다음으로, 20 마이크로 리터의 핵산 용액을 980 마이크로 리터의 0.1 몰 염화나트륨에 첨가합니다. 그런 다음 혼합물을 초음파 처리하기 전에 생성된 핵산 용액에 세척된 SWNTs 1mg을 첨가합니다.

초음파 처리 중 프로브 팁을 배치하는 것은 매우 중요합니다. 거품이 발생하면 프로브 팁의 위치를 조정하고 amp위도를 낮추십시오. 또는 서스펜션이 불량한 상태로 유지되는 경우 초음파 처리 또는 목욕 초음파 처리를 시도할 수 있습니다.

직경 3mm 팁의 초음파를 사용하여 얼음 수조에서 40% 진폭으로 10분 동안 용액을 초음파 처리합니다. DNA SWNT 용액을 16, 100 xg에서 90분 동안 두 번 원심분리합니다. 상층액을 수집하고 보관하되 탄소 나노튜브 다발과 응집체가 포함된 펠릿을 방해하지 않도록 주의하십시오.

나노 물질에 적합한 기관 유해 폐기물 절차에 따라 펠릿을 폐기하십시오. UV-vis 분광 광도계를 사용하여 632나노미터에서 용액 흡광도를 측정하여 Lambert-Beer의 법칙에 따라 부유 SWNT의 대략적인 농도와 적절한 희석 계수를 측정합니다. 양친매성 폴리머 현탁액의 경우 먼저 일회용 주걱, 마이크로 원심분리기 튜브 및 SWNT 스톡에서 정전기를 제거합니다.

흄 후드에서 5ml의 2% 나트륨 콜레이트 용액에 5mg의 SWNT를 추가합니다. 직경 6mm 팁의 초음파를 사용하여 얼음 수조에서 40% 진폭으로 1시간 동안 용액을 초음파 처리합니다. 150, 000 xg에 표본을 주의깊게 상층액을 모으기 전에 초원심분리기를 사용하여 4 시간, 원심 분리하십시오.

다음으로, 양친매성 폴리머 1 중량을 scSWNT 용액에 용해시킨다. 그런 다음 3.5 킬로달톤 투석막을 사용하여 1리터의 탈이온수 또는 완충액에 대해 5일 동안 고분자 scSWNT 용액을 투석합니다. 2 시간과 4 시간에 물이나 버퍼를 교체하십시오.

UV-Vis 분광 광도계를 사용하여 632나노미터에서 용액 흡광도를 측정하여 부유 SWNT의 대략적인 농도를 측정합니다. BSA-비오틴 코팅 슬라이드를 준비하려면 현미경 슬라이드와 0.17mm 커버 유리를 탈이온수로 세척한 다음 메탄올, 아세톤을 세척하고 탈이온수를 마지막으로 헹굽니다. 깨끗한 현미경 슬라이드에 약 5mm 간격으로 여러 개의 양면 테이프를 배치하여 채널을 만듭니다.

긴 유리 커버 슬립을 가져 와서 양면 테이프 상단에 눌러 채널을 밀봉합니다. 커버 슬립과 슬라이드의 가장자리가 같은 높이가 되지 않도록 현미경 슬라이드의 중앙에 놓으십시오. 다음으로, 100마이크로리터의 BSA-비오틴 원액을 900마이크로리터의 1x Tris 완충액에 첨가하여 최종 농도가 밀리리터당 1밀리그램이 되도록 합니다.

50마이크로리터의 BSA-비오틴 용액을 한쪽 끝으로 피펫팅하고 조직을 사용하여 다른 쪽 끝에서 용액을 흡수하여 채널로 흐르게 합니다. 용액을 5분 동안 배양한 후 50마이크로리터의 0.1몰 염화나트륨으로 3-5회 세척을 수행합니다. 다음으로, 40 마이크로 리터의 5 밀리리터 NAV 원액을 960 마이크로 리터의 1x Tris 버퍼에 희석하여 최종 농도 0.2 밀리리터 당 밀리그램으로 만듭니다.

용액을 한쪽 끝으로 피펫팅하고 조직을 사용하여 다른 쪽 끝에서 용액을 심지로 제거하여 50마이크로리터의 NAV 용액을 채널로 흐릅니다. 슬라이드를 2-5분 동안 배양한 후 50마이크로리터의 0.1몰 염화나트륨으로 3-5회 플러시를 수행합니다. 그런 다음 현탁 SWNT와 이미징 버퍼의 원액을 리터당 1-10밀리그램의 농도로 희석합니다.

이 용액 50마이크로리터를 채널로 흘려 넣고 5분 동안 배양합니다. 50마이크로리터의 이미징 버퍼를 사용하여 과도한 SWNT를 부드럽게 헹굽니다. 도파민에 대한 GT15 DNA-SWNT의 가역 반응을 측정하려면 먼저 센서 코팅 채널을 형광 현미경 스테이지에 장착합니다.

100X Oil Objective와 인듐 갈륨 비소 카메라를 사용하여 채널에 초점을 맞춥니다. 그런 다음 인산염 완충 식염수에 50마이크로리터의 100마이크로몰 도파민 용액을 유동 채널에 추가하고 형광 강도의 변화를 기록합니다. 인산염 완충 식염수를 사용하여 도파민 용액을 세척하고 개별 SWNT 센서의 형광 변화를 관찰합니다.

생체 모방 폴리머 SWNT의 분석물 반응에 대한 웰 플레이트 스크리닝을 수행하려면 동일한 부피의 부유 SWNT 센서를 각 웰에 피펫팅합니다. 우물 바닥을 균일하게 덮을 수 있을 만큼 충분한 부피를 사용하십시오. 그런 다음 스크리닝 라이브러리의 분석물을 웰 플레이트로 피펫팅합니다.

각 분석물을 3회씩 준비하여 잠재적인 웰 변동과 여기 강도 또는 온도의 변동을 고려합니다. 분광계와 인듐 갈륨 비소 어레이를 사용하여 방출 스펙트럼을 모니터링하면서 목표를 높입니다. 대물렌즈의 최적 위치는 초점면을 대략 s의 중간에 놓을 것입니다.amp웰의 부피, 이는 측정된 강도의 최대값에 해당해야 합니다.

각 샘플 웰에 대해 1-10초 노출을 기록하여 스펙트럼을 수집합니다. 각 웰의 방출 스펙트럼을 추가 분석물 없이 SWNT만 포함된 대조군과 비교하여 형광 반응을 정량화합니다. GT15 DNA 나노튜브 센서의 흡광도 스펙트럼은 서로 다른 키랄성의 잘 분산된 탄소 나노튜브에 해당하는 여러 피크를 보여줍니다.

GT15 DNA 나노튜브 센서의 근적외선 형광을 보여줍니다. 흥미롭게도, 형광 강도는 도파민에 대한 반응으로 약 두 배가 됩니다. 이 그림에서 근적외선 형광 현미경은 유리 커버 슬립 표면에 고정된 단일 GT15 DNA 나노튜브 센서를 보여줍니다.

앞으로는 예를 들어 분자 경쟁자를 포함하도록 분석물 라이브러리를 확장하고, 생물학적으로 관련된 농도 영역에서 반응의 선형성을 테스트하고, 가역성을 테스트하는 등 센서를 생체 내 사용을 위해 테스트하는 것이 중요합니다. 일단 숙달되면 이 접근 방식은 알려진 분자 인식 요소가 없는 분자에서 다양한 합성 센서 라이브러리를 만드는 데 사용할 수 있습니다.