Bioinspired 메서드를 사용 하 여 기능성 실리 카의 준비

이 방법의 주요 장점은 빠르고 쉽고 환경 친화적이며 재료를 조정할 수 있다는 것입니다. 이 방법은 생체 영감 실리카가 형성되는 방식, 생체 분자의 사용 가능한 통합 방법 및 합성 후 재료 처리에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 사용하는 개인은 실리카 형성이 빠르고 최적의 결과를 얻기 위해 특정 양의 산을 빠르게 추가해야 하기 때문에 어려움을 겪을 것입니다.

우리는 이 방법이 얼마나 순한지, 즉 조건이 효소와 양립할 수 있다는 것을 깨달았을 때 이 방법에 대한 아이디어를 처음 떠올렸습니다. 우리는 효소 성능과 안정성을 향상시키기 위해 이 방법을 사용할 생각이었습니다. 이 방법의 시각적 시연은 산 중화 단계가 최종 재료 특성에 가장 중요하기 때문에 매우 중요합니다.

먼저 180ml의 플라스틱 용기에 318.2mg의 규산나트륨 5수화물의 무게를 달고 20ml의 탈이온수에 녹입니다. 두 번째 용기에 펜타에틸렌 헥사민 또는 PEHA 58.1mg의 무게를 넣고 20ml의 탈이온수에 녹입니다. 규산나트륨 5수화물의 용해에 사용할 탈이온수의 부피에서 이 양의 물을 뺍니다.

합성 중 현장 캡슐화를 수행하려면 5ml의 탈이온수에 미리 결정된 질량의 단백질을 용해시키고 용액을 냉장고에 넣어 완전히 용해시킵니다. 가급적이면 젓지 않고 용해 진행 상황을 확인하십시오. 용기 중 하나에 규산나트륨 5수화물과 PEHA 용액을 결합하고 최종 용액 부피를 41.5ml로 만들기 위해 충분한 탈이온수를 추가합니다.

갓 준비한 혼합물을 교반 플레이트 위에 놓고 교반 막대를 추가하여 일관된 혼합을 제공합니다. 그런 다음 교반 용액에 pH 프로브를 현탁시키고 초기 pH를 기록합니다. 미리 결정된 양의 1몰 염산을 첨가하여 합성을 시작하고 탁도의 즉각적인 진화를 관찰합니다.

첫 번째 중요한 단계는 실리카 형성을 시작하기 위해 산을 빠르게 첨가하는 것입니다. pH는 가능한 한 빨리 7로 낮춰야 합니다. 캡슐화가 발생하는 경우 산 첨가가 완료되는 즉시 캡슐화 용액을 추가합니다.

그런 다음 5분 후에 pH를 기록하여 반응 완료를 확인합니다. 반응이 완료된 후, 2에서 7 사이의 원하는 pH에 도달할 때까지 혼합물에 더 많은 염산을 첨가하여 생성된 실리카의 조성을 수정하고 현탁액이 약 1분 동안 안정화되도록 합니다. 그런 다음 생체 영감 실리카 현탁액을 50ml 원심분리기 튜브에 디캔팅한 다음 5, 000g에서 15분 동안 현탁액을 원심분리합니다.

원심분리 후 상층액을 제거하고 추가 분석을 위해 보관하십시오. 원심분리기 튜브에 탈이온수를 다시 채우고 와류 믹서를 사용하여 실리카를 다시 현탁시킵니다. 생체 분자 통합의 경우, 중요한 단계는 추가 분석을 위해 생체 영감 실리카 세척의 상등액을 제공하는 것입니다.

원심분리 및 재현탁 단계를 두 번 반복한 후 상층액을 제거하고 실리카를 세라믹 도가니로 긁어냅니다. 실리카를 섭씨 85도의 오븐에서 밤새 건조시킵니다. 5밀리리터 플라스틱 바이알에 미리 준비된 몰리브덴 블루 시약 300마이크로리터를 탈이온수 3밀리리터로 희석합니다.

그런 다음 10마이크로리터의 살리크산 테스트 용액을 넣고 흔들어 섞습니다. 15분 후, 이전에 제조된 파라-아미노페놀 설페이트 환원제 1.6ml를 첨가하여 황색 실리코몰리브덴산 복합체를 파란색 이성질체로 환원시킵니다. 그런 다음 UV-vis 분광 광도계에서 810나노미터에서 샘플 흡광도를 측정하고 보정 곡선에 대한 실리콘 농도를 계산합니다.

일회용 피펫 팁을 사용하여 미리 결정된 양의 Bradford 시약과 샘플을 할당된 각 큐벳에 추가합니다. 각 큐벳을 세 번 뒤집어 섞고 10분 동안 현상시킵니다. 다음으로, 순수 상등액을 블랭크로 사용하여 595나노미터에서 흡광도를 측정합니다.

각 측정에서 대조군 시료 흡광도를 빼서 각 큐벳의 원래 흡광도를 계산합니다. 이제 BSA 농도에 대해 측정된 흡광도를 표시하여 각 실험 세트에 대한 검량선을 생성하여 분석의 감도에 영향을 줄 수 있는 무작위 변동을 방지합니다. 마지막으로, 재현탁 중 각 샘플의 단백질 함량을 측정하여 가능한 단백질 손실을 모니터링합니다.

실리카 형성 반응의 수율은 일반적으로 58 플러스 마이너스 6.5%입니다.몰리브덴 블루 분광 방법은 반응되지 않은 단량체 규산염 종과 반응하여 폴리실리케이트 또는 올리고머를 형성했지만 응고하기에 충분한 크기에 도달하지 못한 종의 양을 검출했습니다. 응고가 완료되면 첨가제의 조성, 다공성 및 화학적 활성과 같은 재료 특성을 미세 조정할 수 있는 산 용출을 사용하여 재료 표면을 즉시 수정할 수 있습니다. 첫 번째 원심분리 후 상등액에서 BSA의 약 50%가 검출되었으며, 이는 50%의 고정 효율과 관련이 있습니다.

다음 세척에서 BSA가 검출되지 않았기 때문에 BSA는 침출 없이 합성 중에 안전하게 캡슐화될 수 있었습니다. 실리카의 FTIR 스펙트럼은 BSA가 있는 샘플에서 특징적인 아미드 띠를 보였지만 대조군 샘플에서는 나타나지 않았습니다. BSA가 미반응 시약에 첨가되었을 때, 생성된 복합체에서 고정화 효율 또는 BSA의 양에는 상당한 차이가 없었습니다.

실리카 형성 중에 BSA를 첨가했을 때, 고정화 효율과 제품 내 BSA의 양이 현저히 낮았습니다. 이 기술을 마스터하면 제대로 수행하면 5분 이내에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 반응물의 무게와 부피를 정확하게 계산하고 한 번의 용량으로 산을 빠르게 첨가해야 한다는 것을 기억하는 것이 중요합니다.

이 절차에 따라 FTIR, SCM, 기공률 측정 및 효소 분석과 같은 다른 방법을 수행하여 생체 분자의 활성뿐만 아니라 재료 특성 및 형태에 대한 추가 질문에 답할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 생체 영감 실리카 형성 분야의 연구자들이 생체 분자의 현장 캡슐화 능력과 실리카를 합성하는 빠르고 쉽고 제어 가능하며 환경 친화적인 방법을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 생체 영감 방법을 사용하여 실리카를 합성하고, 생체 분자를 현장에서 캡슐화하고, 캡슐화 효율을 측정하고, 첨가제의 합성 후 용리를 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

아민, 산, 생체 분자를 다루는 작업은 매우 위험할 수 있으므로 이 절차를 수행하는 동안 항상 PPE 및 유출 방지와 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.