Name: 고갈 방법을 사용하여 유기 나노 입자를 분산 된 용액에 대한 짧은 펩타이드 흡착 연구 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: 학습하세요 이산화티타늄 표면에 대한 디펩타이드 흡착 등온선을 구축하는 방법을. 용액 준비부터 HPLC 분석까지 단계별 실험 절차를 통해 생체 분자-무기 나노입자 상호작용의 열역학적 매개변수를 정량적으로 평가할 수 있습니다.

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이 작품은 재정적으로 기초 연구를위한 러시아 재단에 의해 지원되었다 (그랜트 번호 15-03-07834-a).

1. 디펩타이드 스톡 솔루션 및 희석제 준비
<ol><li>16 mM 디펩티드 용액의 제조<ol>
<li>멸균 폴리머 시험관에 디펩타이드(Ile-His) 0.183 g(재료 표참조)을 넣고 이중 증류수(DDW)로 35 mL로 희석한 후 격렬하게 교반하여 실온(RT)에서 용해합니다. 참고 : 교반하는 동안 디펩타이드가 DDW에 용해되지 않으면 디펩티드 용액을 초음파 욕조에 넣고 몇 분 동안 초음파 처리하십시오.</li>
		<li>멸균 시험관에서 DDW의 50 mL에서 건조 2-(N-morpholino)의 0.533 g을 용해시킴으로써N2-(N-morpholino)에 탄설포닉산(MES) 완충액의 50 mM 용액을 제조한다.N DDW 100 mL에 200 mg의 수산화 나트륨을 용해시켜 50 mM 수산화 나트륨 용액을 준비하십시오.</li>
		<li>미리 용해된 디펩타이드 용액의 pH를 16 mM 디펩타이드 용액에 50 mM MES 또는 50 mM 수산화나트륨을 신중하게 첨가하여 7.4로 조정하고, RT에서 교반하고 pH 미터로 pH를 모니터링한다. pH를 조정한 후 용액을 측정 실린더에 붓고 시험관을 헹구고 측정 실린더를 DDW에서 40 mL로 채우면 최종 농도가 16 mM입니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>16 mM 재고 용액에서 디펩티드 희석제 의 준비<ol>
<li>DDW로 16 mM 디펩티드 용액을 희석하여 0.4~12.0 mM 사이의 농도로 펩티드 희석을 준비합니다. 예를 들어, 8 mM 디펩티드 용액을 준비하기 위해, 16 mM 디펩티드 용액의 10 mL에 DDW의 7 mL을 추가한다. 희석 후, 디펩티드 용액에 50 mM MES 또는 50 mM NaOH 드롭을 추가하여 pH를 7.4로 조정한다(단계 1.1.3 참조). pH를 조정한 후 용액을 측정 실린더에 붓고 시험관을 헹구고 측정 실린더를 DDW로 최대 20 mL까지 채워 디펩티드 농도 8 mM을 만듭니다. 참고: 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.0, 3.0, 4.0, 8.0 및 12.0 mM의 농도를 가진 16 mM 디펩타이드 스톡 용액의 다른 희석은 도 1에따라 제조된다. 각 디펩티드 용액의 pH를 7.4로 조정하는 것은 단계 1.1.3에 기재되어 있다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 티타니아 솔의 준비
<ol><li>DDW 의 500 mL에서 MES 1.066 g을 용해시킴으로써 MES 완충액의 10 mM 용액을 준비한다. pH를 pH 측정기로 교반하고 모니터링할 때 건조한 수산화나트륨으로 pH를 7.4로 조절한다.</li>
	<li>적어도 5 분 동안 박격포에 나노 결정 TiO2의 200 mg을 분쇄 (재료 표참조).</li>
	<li>지상 이산화 티타늄 나노 입자의 40 mg을 실험실 플라스크에 계량하십시오. 실험실 스탠드를 사용하여 플라스크를 초음파 처리 욕조에 넣습니다(재료 표참조).</li>
	<li>TiO2로 플라스크에 10mMM MES 버퍼 20mL를 넣고 초음파 욕조(5L, 40kHz, 120W)에서 20분 동안 초음파 처리합니다.</li>
</ol>3. 혼합 및 열 조절
<ol><li>온도 조절장치(재료 표참조)를 원하는 온도(예: 0.00, 10.00, 20.00, 30.00 또는 40.00°C)로 설정합니다.</li>
	<li>표시된 흡착 바이알에 TiO2의 초음파 처리 된 졸 1 mL을 추가하십시오. 압출 폴리스티렌 폼으로 만든 임시 부양 장치에 해당 디펩티드 희석에 대해 표시된 흡착 바이알을 놓습니다. 표시된 바이알과 상응하는 디펩타이드 희석을 온도 조절장치에 적어도 5분 동안 부양 장치를 놓습니다.</li>
	<li>각 디펩티드 희석액을 해당 표시된 흡착 바이알에 1 mL을 추가하여 모든 혼합 용액이 동일한 온도를 갖도록 합니다. 흡착 평형을 달성하기 위해 24 시간 동안 0.00, 10.00, 20.00, 30.00 또는 40.00 °C에서 온도 조절기상 에 얻은 흡착 샘플 시리즈를 유지하십시오. 참고 : 온도 조절기에 넣기 전에 얻은 분산물의 모든 샘플을 조심스럽게 흔들어 주십시오.</li>
	<li>때때로 열열 조절 중에 수동으로 흔들어 TiO2 분산액을 혼합합니다.</li>
</ol>4. 열성 시료의 여과
<ol><li>온도 유도 재교정을 피하기 위해 여과를 위해 온도 조절기로부터 한 번에 하나의 샘플을 꺼낸다.</li>
	<li>주사기와 각 유리 유리 병에서 디펩티드 용액의 샘플을 가져 가라, 주사기 바늘을 통해. 주사기에서 바늘을 제거하고 주사기 필터 (재료 표참조)에 넣어 디펩티드 용액을 유리 병으로 필터링합니다. 다른 샘플과 여과를 반복합니다.</li>
	<li>섹션 5에 따라 여과액을 분석한다. 참고 : 몇 분 정도 걸리고 농도 평형에 변화를 일으킬 수 있으므로 샘플을 원심 분리하지 마십시오.</li>
</ol>5. 파생화 및 HPLC 분석
<ol><li>아세토니트릴에서 트리플루오로아세트산(TFA)의 50 mL 용액을 만드십시오. 측정 실린더에 0.34 mL의 TFA를 추가하고 RT에서 아세토니트릴로 용액의 부피를 50mL로 조정합니다. 주의 : 삼중 불소 산은 흡입 시 유해하고, 심한 피부 화상을 일으키며, 낮은 농도에서도 수생 생물에 독성이 있기 때문에 배기 환기가있는 연기 후드 에서 TFA로 작업하십시오53.</li>
	<li>그라데이치 실린더에 페닐 이소티오메타네이트 299 μL및 트리에틸아민 347 μL을 배치하고 RT에서 아세톤니트릴로 용액의 부피를 50 mL로 조정하여 유도체 화 용액(즉, Edman 시약54)을준비한다.</li>
	<li>고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 분석에 앞서 크로마토그래피 바이알에서 Edman의 시약으로 샘플을 도출합니다. 에드먼 시약 400 μL과 시료 의 400 μL을 섞는다. 샘플을 60°C에서 15분 동안 가열합니다. 가열 후 TFA 용액의 225 μL로 샘플을 중화하고 샘플을 RT로 냉각하기 위해 몇 분 동안 기다립니다.</li>
	<li>HPLC 분석(재료 표참조)을 사용하여 흡착 전후의 디펩타이드 용액의 농도를 확인합니다. 분석된 용액이 있는 크로마토그래피 바이알을 HPLC 자동 샘플러에 넣고 소프트웨어에 의해 설정된 필요한 조건으로 샘플을 분석합니다(재료 표참조). 참고 : 이색 수와 순수 아세토니트릴에서 0.1 % TFA로 구성되며, 아세토니트릴 그라데이션은 286 nm에서 286 nm에서 13 분 동안 삼중 으로 각 샘플을 분석합니다. 이전에 확립된 교정 곡선을 사용하여 디펩티드 용액 농도를 측정합니다(그림2). 크로마토그래피 사양은 Shchelokov 외55를참조하십시오.</li>
</ol>

저자는 공개 할 것이 없다.

등온 시공용 용액의 흡착은 비표면적이 높은 운동 제한 및 흡착제로 인해 평형화에 더 오랜 시간이 필요합니다. 더욱이, 졸의 불안정성을 고려해야, 나노 입자 응집체, 결정성, 나노 입자 크기 분포, 용액의 pH, 흡착에 대한 경쟁은 아미노산을 흡착하는 동안 고려되어야한다. 그러나, 흡착 등온 시공은 고가의 설치를 필요로 하지 않기 때문에 고갈 방법을 이용한 가장 이용 가능한 방법론으로 남아 있으며, 말 그대로 모든 가용성 소르브에 대한 철저한 물리적 화학 데이터를 제공한다.
결정성 물질이 흡착제로 사용될 때 흡착 모드(즉, 용액 분산 입자 또는 고정 표면)간에 구별되어야 합니다. 하나는 거시적으로 평평한 표면과 입자에 결정면의 분포에 상당한 차이를 기대해야한다. 나노 입자에 펩티드의 흡착에서 결정 된 결과 열역학 매개 변수는 거시적으로 평평한 표면에 펩티드 흡착의 열역학 적 매개 변수에 해당하지 않을 수 있습니다.
무기 표면에 흡착...

지난 50 년 동안 무기 표면과 펩티드 사이의 상호 작용은 재료 과학 및 의학에서 높은 중요성으로 인해 많은 관심을 끌었습니다. 생물 의학 연구는 재생 의학, 조직 공학1,,2,,3및 이식4,,5,,6,,7에직접적인 영향을 미치는 생물 무기 표면의 호환성 및 안정성에 초점을 맞추고 있습니다. 센서 및 액추에이터와 같은 현대 생체 반응 장치는 산화물 반도체 표면8,,9,10,,,11,,1012,13에고정된 기능성 단백질을 기반으로 합니다. 단백질 생산을 위한 현대 정제 관행은 수시로 하류 정제 및 분리에 있는 생체 분자 상호 작용 속성에의존합니다 14.
다중 무기 산화물 중에서, 이산화 티타늄은 생물학적으로 관련된기질(15,,16)과조합하여 가장 많이 활용되고 있다. TiO2기반 바이오 인터페이스 분야의 연구는 생물학적 및 구조적 특성을 변경하지 않고 단백질과 펩타이드의 강력하고 구체적인 결합을 확립하는 데 집중되어 있습니다. 궁극적으로, 주요 목적은 높은 안정성과 티타늄 기반의 생명 공학 및 의료 응용 분야의 생성을 앞당길 것이다 향상된 기능성을 가진 생체 분자의 높은 표면 밀도 층(17)이다.
티타늄 및 그 합금은 몇 나노미터 두께의 표면 TiO2 층이 내식성이 있고 많은 생체 내 응용 분야에서 높은 수준의 생체 적합성을 나타내기 때문에 적어도 6 년 동안 수술 용 임플란트 재료로 광범위하게 사용되어 왔다18,,19,,20. 이산화 티타늄은 또한 생물 미네랄화에서 생산되는 무기 기질로 널리 간주되며, 여기서 단백질 및 펩타이드를 동반한 핵형성 및 무기상 성장은 유망한 촉매 및 광학 적특성(21,,22,,23,,24)을가진 물질을 제공할 수 있다.
특히 무기물질과 생체분자의 상호작용의 높은 관련성을 감안할 때, 특히 단백질-TiO2 상호작용은, TiO2에대한 단백질의 흡착의 조작 및 제어를 해결하기 위한 많은 연구가 있었다.2 이러한 연구로 인해 흡착 역학, 표면 커버리지 및 생체 분자 형태와 같은 이러한 상호 작용의 몇 가지 근본적인 특성이 밝혀졌으며, 생체 인터페이스5,,13의추가 발전에 대한 실질적인 지지를 제공합니다.
그러나 단백질 복잡성은 무기 표면과의 단백질 분자 수준 상호 작용에 대한 완전한 결정과 이해에 상당한 제한을 추가합니다. 생체 분자가 제한된 부위를 통해 무기 표면과 상호 작용한다고 가정하면 알려진 구조와 아미노산 서열을 가진 일부 단백질은 구성 요소 펩티드 및 아미노산으로 감소되어 별도로 연구됩니다. 이들 펩타이드 중 일부는 상당한 활성을 입증하여 이전,단백질 분리25,26,,27,,28,,29,,30의필요없이 흡착 연구의 독특한 대상을 만드는 것으로 나타났습니다.
TiO2 또는 기타 무기 표면에 대한 펩티드 흡착의 정량적 특성은 지난 수십 년 동안 생체 분자를 위해 특별히 조정된 물리적 방법을 통해 달성될 수 있습니다. 이러한 방법에는 등온 적정 열량계(ITC), 표면 플라스몬 공명(SPR), 석영 결정 미세균형(QCM), 총 내부 반사 형광(TIRF), 감쇠된 총 반사 분광법(ATR)이 포함되며, 이 모두는 키 열역학 적데이터를 제공하여 흡착 강도를 검출할 수 있도록 합니다. 깁스 자유 에너지, 엔탈피, 엔트로피31.
무기 물질에 대한 생체 분자의 흡착은 두 가지 방법으로 달성될 수 있습니다: 1) ITC뿐만 아니라 고갈 방법은 고정된 거시표면에 결합하는 용액에 분산된 입자를 사용; 2) SPR, QCM, TIRF 및 ATR은 각각 금 코팅 유리 또는 금속 칩, 석영 결정, 황화물 아연 및 PMMA 칩과 같은 무기 재료로 수정된 거시표면을 사용합니다.
등온 적정 열량계(ITC)는 용액 또는 이기종 혼합물의 적정 시 생성되거나 소비되는 열을 측정하는 라벨없는 물리적 방법입니다. 민감한 열량 계열 세포는 100 나노줄의 작은 열 효과를 감지하여 나노 입자 표면에서 흡착 열을 측정 할 수 있습니다. 연속 첨가-적정 동안 소르베이트의 열 거동은 주어진 온도32,,,33,,34,,35, 36에서엔터피, 결합 상수 및 엔트로피를 드러내는 상호작용의 완전한 열역학적 프로파일을 제공한다.35
표면 플라스몬 공명(SPR) 분광법은 연구된 표면에 근접한 매체의 굴절률의 측정에 기초한 표면에 민감한 광학 기술이다. 그것은 가역 흡착 및 흡착 층 두께를 모니터링하기위한 실시간 및 라벨없는 방법입니다. 바인딩 상수는 연관 및 해리 속도에서 계산할 수 있습니다. 상이한 온도에서 수행된 흡착 실험은 활성화 에너지및 순차적으로 다른 열역학적파라미터(37,,38,,39)의온도 의존도에 대한 정보를 제공할 수 있다.
석영 결정 마이크로 밸런스 (QCM) 방법은 흡착 및 탈착 공정 동안 압전 결정의 진동 주파수의 변화를 측정합니다. 결합 상수는 흡착 및 탈착 속도 상수의 비율으로부터 평가될 수 있다. QCM은 상대 질량 측정에 사용되므로 교정25,,27,,40이필요하지 않습니다. QCM은 가스와 액체 모두에서 흡착하는 데 사용됩니다. 액체 기술을 통해 QCM은 다양한 변형표면(41)에대한 증착을 설명하는 분석 도구로 사용될 수 있습니다.
총 내부 반사 형광 (TIRF)은 내부적으로 반사 된 전파와 흥분 흡착 형광의 형광의 측정을 기반으로 민감한 광학 계면 기술이다. 이 방법은 수십 나노미터의 순서로 두께로 표면을 덮는 형광 분자의 검출을 허용하므로 다양한표면42,,43에서거대 분자 흡착의 연구에 사용됩니다. 흡착 및 탈착시 형광 역학의 모니터링에서 흡착 역학 및 따라서 열역학 데이터42,,43을제공한다.
감쇠된 총 반사율(ATR)은 1,600 및 1,525cm-1에서라이신 스펙트럼 밴드를 기반으로 라이신 흡착 등온등을 확립하기 위해 Roddick-Lanzilotta에 의해 사용되었다. 이는 TiO2상에서 펩타이드에 대한 결합 상수가 최초로 내부 적외선방법(44)을사용하여 결정되었다. 이 기술은 폴리리신 펩타이드45 및 산성 아미노산46에대한 흡착 등온등을 확립하는 데 효과적이었다.
상기 언급한 방법과 는 달리, 흡착 파라미터가 여기서 그 단위로 측정되고, 통상의 실험에서 흡착된 생체분자의 양은 표면이 용액에 접촉한 후 의 농도 변화에 의해 측정된다. 흡착 케이스의 대다수에서 소르트염의 농도가 붕괴하기 때문에, 이 방법은 고갈 방법이라고 합니다. 농도 측정은 소르브테의 본질적인 분석 특성에 기초할 수 있거나 라벨링47,,48,,49,,50 또는 이의51,,52 의 유도체화에 기초할 수 있는 검증된 분석 분석이 필요하다.
QCM, SPR, TIRF 또는 ATR을 사용한 흡착 실험에는 흡착 연구에 사용되는 칩과 센서의 특수 표면 준비가 필요합니다. 준비된 표면은 산화물 표면의 불가피한 수화 또는 소르베이트의 화학적 흡수 가능성으로 인해 흡착을 전환할 때 한 번 사용해야 합니다. 고갈 방법에서는 수십 개의 샘플을 실행할 수 있는 반면, 한 번에 하나의 샘플만 ITC, QCM, SPR, TIRF 또는 ATR을 사용하여 실행할 수 있으며, 이 샘플은 온도 조절 용량 및 흡착제 가용성에 의해서만 제한됩니다. 이는 생체 활성 분자의 큰 샘플 배치 또는 라이브러리를 처리할 때 특히 중요합니다. 중요한 것은 고갈 방법은 비용이 많이 드는 장비가 아니라 전적으로 온도 조절장치를 필요로하지 않는다는 것입니다.
그러나, 그것의 명백한 장점에도 불구 하 고 고갈 방법은 성가신 보일 수 있습니다 복잡 한 절차 기능을 필요. 이 문서에서는 고갈 방법을 사용하여 TiO2에 대한 디펩티드 흡착에 대한 포괄적인 물리 화학 적 연구를 수행하는 방법을 제시하고 관련 실험을 수행 할 때 연구원이 직면 할 수있는 문제를 해결합니다.

<table><tbody><tr><td>2-(N-Morpholino)에탄술폰산</td><td>TCI 화학 물질</td><td>4432-31-9</td><td>MES, >98%</td></tr><tr><td>Acetonitrile</td><td>Panreac AppliChem</td><td></td><td>HPLC 등급</td></tr><tr><td>크로마토그래피 바이알</td><td></td><td></td><td>유리</td></tr><tr><td>Dipeptide Ile-His</td><td>Bachem</td><td>4000894</td><td></td></tr><tr><td>Double-Distilled Water</td><td></td><td></td><td>DDW를 현장에서 얻었습니다.</td></tr><tr><td>가열 세척 수조 "Ultrasons-HD"</td><td>J.P. Selecta</td><td>3000865</td><td>5 L, 40 kHz, 120 Watts</td></tr><tr><td>UV&Minus를 갖춘 고성능 액체 크로마토그래프 시스템; vis 검출기</td><td>Shimadzu, LC-20 Prominence</td><td></td><td>HPLC</td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Sigma-Aldrich (Merck)</td><td><a href="https://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=67-63-0&amp; 인터페이스=CAS%20No.& 언어=ko& 지역=US& focus=product" target="_blank">67-63-0</a></td><td>99.70%</td></tr><tr><td>LabSolutions Lite</td><td>Shimadzu</td><td>223-60410</td><td>고성능 액체 크로마토그래피 시스템용 소프트웨어</td></tr><tr><td>Nanocrystalline TiO2</td><td></td><td></td><td>Pure, 최소 99%의 결정성을 가진 아나타제. 평균 입자 크기 10.62 & 3.31 nm의 비표면 131.9m2/g(BET). Langmuir 2019, 35, 538&minus 참조; 자세한 내용은 550을 참조하십시오.</td></tr><tr><td>페닐 이소 티오 시아네이</td>트 <td>Acros 유기물</td><td>103-72-0</td><td>PITC, 98 %</td></tr> <tr><td>역상 Zorbax 컬럼</td><td>ZORBAX LC</td><td></td><td>150 회; 2.5mm i.d. 평균 입자 크기 5 &mu; m</td></tr><tr><td>주사기 필터</td><td>Vladfilter</td><td></td><td>25 mm, 0.2 &mu; m pore, 셀룰로오스 아세테이트</td></tr><tr><td>테스트 멸균 고분자 튜브</td><td></td><td></td><td>폴리 프로필렌</td></tr><tr><td>온도 조절기 TC-502</td><td>Brookfield</td><td></td><td>샘플 유도체화를위한 프로그래밍 가능한 컨트롤러가있는 냉장 / 가열 순환 수조</td></tr><tr><td>Triethylamine</td><td>Sigma-Aldrich (Merck)</td><td><a href="https://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=121-44-8&amp; 인터페이스=CAS%20No.& N=0& 모드=partialmax& 언어=ko& region=RU& focus=product" target="_blank">121-44-8</a></td><td>TEA; 99%</td></tr><tr><td>Trifluoroacetic acid</td><td>Panreac AppliChem</td><td>163317</td><td>TFA, 99%</td></tr></tbody></table>

고갈 방법을 사용하여 유기 나노 입자를 분산 된 용액에 대한 짧은 펩타이드 흡착 연구

Study of Short Peptide Adsorption on Solution Dispersed Inorganic Nanoparticles Using Depletion Method

무기-유기 상호 작용의 기초는 생명 공학 및 의학에서 활용에 대한 새로운 생물 인터페이스의 발견과 개발에 매우 중요합니다. 최근 연구에 따르면 단백질은 제한된 흡착 부위를 통해 표면과 상호 작용합니다. 아미노산 및 펩티드와 같은 단백질 단편은 복잡한 생물학적 거대분자와 무기 표면 간의 상호 작용 모델링에 사용될 수 있습니다. 지난 3년 동안 등온 적정 열량계(ITC), 표면 플라스몬 공명(SPR), 석영 크리스탈 미세 균형(QCM), 총 내부 반사 형광(TIRF), 감쇠된 총 반사 스펙트럼 분광법(ATR) 등 상호 작용의 물리적 화학 적화학 기초를 측정하기 위해 많은 유효하고 민감한 방법이 개발되었습니다.
흡착 측정을 위한 가장 간단하고 가장 저렴한 기술은 용액 분산 흡착제와의 접촉 후 소르베이트 농도(고갈)의 변화가 계산되고 흡착된 것으로 가정되는 고갈 방법입니다. 고갈 데이터에 기초한 흡착 등온은 모든 기본 물리 화학 데이터를 제공합니다. 그러나 솔루션의 흡착은 비표면적이 높은 운동 제한 및 흡착제로 인해 평형 시간이 길어지므로 거시적 고정 평면 표면에거의 적용되지 않습니다. 또한, 졸의 불안정성, 나노 입자 응집체, 흡착 성 결정체, 나노 입자 크기 분포, 용액의 pH 및 흡착 경쟁과 같은 요인을 고려하면서 펩타이드를 흡착하는 것을 연구해야합니다. 고갈 데이터 등온 구조는 말 그대로 모든 수용성 소르베이트에 대한 포괄적인 물리적 화학 데이터를 제공하지만 고가의 설정이 필요하지 않으므로 가장 접근하기 쉬운 방법론으로 남아 있습니다. 이 기사에서는 무기 산화물에 대한 펩티드 흡착에 대한 실험 적 연구를 위한 기본 프로토콜을 설명하고 공정에 영향을 미치는 모든 중요한 지점을 다룹니다.

나노 결정성 이산화 티타늄에 대한 디펩티드의 흡착은 0-40°C의 온도 범위에서 생체 적합성 조건에서 연구되었다. 이산화 티타늄의 표면에 대한 실험디펩티드 흡착(A, mmol/g)을 이산화티타늄으로 평가하였다.
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여기서C0 및 Ce는 각각 밀리몰에서 디펩티드 시작 및 평형 농도; V는 리터 내의 디펩티드 용액의 부피; m은 흡착제의 무게입니다.
디펩티드 흡착의...

생체 분자 - 무기 고체 상 상호 작용을 이해하기위한 첫 번째 단계는 흡착 등온을 확립하여 평가 될 수있는 근본적인 물리 화학 상수를 드러내는 것입니다. 액체 상에서 의 흡착은 운동학, 표면 용량, pH 및 경쟁 흡착에 의해 제한되며, 흡착 실험을 설정하기 전에 모두 신중하게 고려해야합니다.

Fundamentals of inorganic-organic interactions are critically important in the discovery and development of novel biointerfaces amenable for utilization ...

무기 물질과 단백질과 펩타이드의 상호 작용은 나노 기술, 생체 재료 및 생명 공학에 대한 의미와 근본적인 현상이다. 이러한 현상을 이해하기 위한 첫 번째 단계는 흡착 상수, 깁스 자유 에너지, 엔탈피, 엔트로피 및 흡착 등과 같은 근본적인 물리화학 상수를 드러내고 있으며, 흡착 성 이더렘을 확립함으로써 평가될 수 있다. 그러나, 액체 상으로부터의 흡착은 실험을 설정하기 전에 모든 것을 의식적으로 고려해야 하는 운동, 표면 용량, pH 및 비교 흡착으로 제한됩니다.이 비디오에서, 내 동료 엘레나 코리나와 세르게이 Neifert는 관련 실험을 수행하는 동안 연구원이 직면 할 수있는 숨겨진 위험을 방지하는 데 도움이 될 것입니다 준비 기능을 포함하는 솔루션 분산 이산화 티타늄에 디펩티드 흡착의 physico 화학 연구를 발표 할 예정이다. 183밀리그램의 디펩티드를 멸균 폴리머 테스트 튜브에 넣고 최대 약 35밀리리터를 이중 증류수로 희석하고 격렬한 교반 하에서 실온에서 용해합니다. 디펩타이드가 이중 증류수에 녹지 않고 교반하지 않으면 디펩티드 용액을 초음파 욕조에 넣고 몇 분 동안 초음파 처리합니다.실온에서 교반시 디펩타이드 용액에 MES 또는 수산화나트륨의 용액을 조심스럽게 추가하고 pH 미터로 pH를 모니터링하여 펩타이드의 사전 용해용액을 7.4로 조정한다. pH를 조정한 후 용액을 측정 실린더에 붓습니다. 테스트 튜브를 헹구고 측정 실린더를 최대 40밀리리터의 이중 증류수로 채우면 최종 농도가 16밀리머입니다.이중 증류수로 16밀리머 디펩티드 용액을 희석하여 0.4에서 12 밀리몰러 사이의 농도로 디펩티드 희석을 준비합니다. 예를 들어, 8밀리머 디펩티드 용액을 준비하기 위해 이중 증류수 7밀리리터를 16밀리머 디펩타이드 용액10밀리리터에 추가합니다. 희석 후, 디펩티드 용액에 MES 또는 수산화 나트륨의 드롭 현명한 용액을 추가하여 pH를 7.4로 조정한다.pH를 조정한 후 측정 실린더에 용액을 붓습니다. 테스트 튜브를 헹구고 측정 실린더를 이중 증류수로 최대 20밀리리터까지 채우고 8밀리머의 농도를 만듭니다. 디펩티드 스톡 용액의 다른 희석은 그에 따라 제조된다.결국, 우리는 흡착 연구를 위한 준비된 디펩티드 희석제의 행을 얻습니다. 10 밀리머 MES 버퍼 솔루션을 준비합니다. pH 미터를 교반하고 모니터링할 때 수산화 나트륨 삼각나트륨으로 pH를 7.4로 조정합니다.이 솔루션은 단독 준비에 사용됩니다. 적어도 5 분 동안 박격포에 나노 결정 티타늄 산화물의 약 200 밀리그램을 분쇄. 이산화 티타늄 나노 입자의 40 밀리그램의 무게.실험실 스탠드를 사용하여 플라스크를 초음파 욕조에 넣습니다. 그라인드 티타늄을 MES 버퍼 20밀리리터에 유리 깔때기를 사용하여 플라스크에 넣고 초음파 욕조에서 20분 동안 초음파 처리합니다. 온도 조절기를 원하는 온도로 설정합니다.이산화 티타늄의 초음파 처리된 발바닥 1밀리리터를 표시된 흡착 바이알에 추가합니다. 스티로폼으로 만든 즉석 부동 장치에 해당 희석에 대해 표시된 흡착 유리병을 배치하고 온도 조절장치에 넣어 최소 5분 동안 온도를 평형화합니다. 그 후, 모든 혼합 솔루션이 동일한 온도를 갖도록 해당 표시된 흡착 바이알에 디펩티드 희석 1밀리리터를 추가합니다.흡착 평형을 달성하기 위해 24 시간 동안 온도 조절에 얻은 흡착 샘플 시리즈를 유지합니다. 때때로 열측정 중에 산화 티타늄 분산을 동요. 온도로 인한 재평형을 피하기 위해 온도 조절기에서 한 번에 여과를 위해 샘플을 하나씩 꺼내십시오.주사기로 각 유리 바이알에서 디펩티드 용액의 샘플을 채취하십시오. 주사기에서 바늘을 제거하고 유리 바이알에 디펩티드 용액을 필터링하는 주사기 필터에 넣어. 다른 농도의 샘플과 여과를 반복합니다.이제 이러한 샘플은 분석을 위해 준비되었습니다. 아세토닐릴에서 TFA의 50 밀리리터 솔루션을 만드세요. 측정 실린더에서 TFA의 0.34 밀리리터를 스파이크하고 실온에서 아세토나이트를 사용하여 용액의 양을 50 밀리리터로 조정합니다.파생 솔루션을 준비합니다. 스파이크 299 페닐리소토시오카네이트의 마이크로리터와 측정 실린더에서 트리에틸라민 347 마이크로리터를 측정 실린더에 채우고 실린더를 최대 50밀리리터에 아세토닐트리로 채웁니다. 고성능 액체 크로마토그래피 분석에 앞서 크로마토그래피 바이알에서 Edman의 시약으로 샘플을 유도합니다.400 마이크로리터의 유도 시약과 샘플을 혼합합니다. 샘플을 60도에서 15분 동안 유지합니다. 가열 후 225 마이크로리터의 TFA 용액으로 샘플을 중화하고 샘플을 실온으로 냉각시키는 데 몇 분 이내 기다립니다.HPLC 분석을 사용하여 흡착 전후의 디펩티드 용액의 농도를 결정합니다. 소프트웨어에서 설정한 필요한 조건으로 샘플 분석을 시작합니다. 흡착 후 평형 디펩티드 농도로부터의 흡착의 종속성, 흡착 이더름은 얻어진 실험 데이터에 따라 플롯되었다.디펩티드 흡착의 측정은 헨리 모델을 사용하여 처리된 데이터였다. 상기 평형 결합 상수는 디펩티드 평형 농도에 대한 디펩티드 흡착의 의존성 경사로부터 얻어졌다. 밴호프 방정식은 각 온도에 대한 표준 깁스 무료 에너지를 결정하는 데 사용되었습니다.자유 에너지 와 온도그래프로 플롯하여, 디펩티드에 대한 자유 에너지 축을 가진 선형 그래프의 가로채기로 엔탈피를 결정했습니다. 각 온도에 대한 엔트로피의 변화는 기본 방정식에서 결정되었다. 평형 결합 상수의 계산된 값, 표준 깁스 자유 에너지, 디펩티드용 엔탈피 및 엔트로피는 표 1에 제시된다.고갈 데이터에서 흡착 이더름 구조는 말 그대로 모든 가용성 소러베이트에 대한 철저한 물리 화학 데이터를 제공, 비싼 설정을 필요로하지 않는 가장 사용할 수있는 방법론으로 남아있다. 분광 또는 컴퓨터 기반 데이터와 결합, 그것은 무기 나노 입자에 접촉 시 생체 분자의 복잡한 행동의 근본적인 구조적 특징을 공개 할 수있다.

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연구

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Chemistry

화학

무기 표면에 단백질이 아닌 구체적인 흡착을 모니터링하는 고체 nanopores를 사용하는 방법을 설명합니다. 방법은 실시간과 단일 분자 수준에서 탐색할 수 흡착 수있게 저항 펄스의 원칙을 사용합니다. 하나의 단백질 흡착 과정 멀리 평형에서이기 때문에, 우리는 양적 단백질 흡착의 상수 명백한 처음 주문 반응 속도의 결정뿐만 아니라 및 Langmuir 흡착 상수 사용, 합성 nanopores의 병렬 배열의 고용을 제안합니다.

고체 Nanopores와 모니터링 단백질 흡착

표면 상에 대량으로 선택 이온의 연착륙은 새로운 물질의 높은 제어 준비를위한 강력한 방법입니다. 현장 이차 이온 질량 분석 (SIMS)과 적외선 반사 흡수 분광법 (IRRAS)에 의한 분석과 함께, 부드러운 착륙은 표면과 잘 정의 된 종의 상호 작용에 전례없는 통찰력을 제공합니다.

대량 선택 이온 소프트 랜딩에 의해 준비 잘 정의 된 표면의 제자리 SIMS 및 IR 분광법

콜로이드 프로브 나노스코피는 다양한 분야에서 사용하여 콜로이드 시스템의 물리적 안정성과 응고 역학에 대한 통찰력을 얻고 생물학적 시스템을 사용하여 약물 발견 및 제형 과학을 지원할 수 있습니다. 에 설명된 방법은 이러한 시스템을 연구하기 위한 양적 및 질적 수단을 제공합니다.

콜로이드 프로브 Nanoscopy을 사용하여 입자 간 상호 작용의 양적 및 질적 시험

안정적이고 기능적인 잉크의 제형은 적층 제조의 응용 분야를 확장하는 데 매우 중요합니다.  차례대로, 효과적인 잉크 배합을 위해서는 분산제/입자 결합 메커니즘에 대한 지식이 필요합니다.  DRIFTS(Diffuse Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy)는 이러한 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있는 간단하고 저렴한 방법으로 제공됩니다.

기능성 잉크에 분산제 / 입자 결합 메커니즘의 반사율 적외선 분광 식별 확산

때문에 팔라듐, 금, 코발트의 중요성과 광범위한 사용   첨단 기술 장비 금속은, 자신의 회수 및 재활용은 중요한 산업 문제를 구성한다. 본원에 기재된 금속 회수 시스템은 간단하고, 저비용 도시 내에서 이러한 금속의 유효 검출, 제거 및 복구를위한 수단이다.

감지 및 팔라듐의 복구, 도시 광산에서 금과 코발트 금속은 나노 수레 바퀴 모양의 기공 지정 소설 센서 / 흡착제를 사용하여

수성 시스템에서 금의 흡착 및 재활용에 대한 기본 정보를 얻기 위해 S층 단백질에서 Au(III) 및 Au(0) 나노 입자의 상호 작용을 조사했습니다. 단백질 고분자의 흡착은 ICP-MS에 의해, 단백질성 단층의 흡착은 QCM-D에 의해 조사되었습니다. 후속 AFM은 나노 구조의 이미징을 가능하게 합니다.

Slp1 중합체 및 단층의 AU-상호 작용<em&gt; Lysinibacillus 스패 리 쿠스</em&gt; JG-B53 - QCM-D, 생체 분자 - 금속 연구 도구로서 ICP-MS와 AFM

초분자 부분으로 코팅된 콜로이드의 합성 및 특성화를 위한 프로토콜이 설명되어 있습니다. 이러한 초분자 콜로이드는 자외선에 의해 표면에 고정된 분자 사이의 수소 결합이 활성화될 때 자체 조립을 거칩니다.

초분자 콜로이드의 합성 및 특성

이 프로토콜은 나노 동적 프로세스의 관찰을 위해 사용 된 물 AuNPs의 투과 전자 현미경을 스캔하기위한 액체 유동 시편 홀더의 동작을 설명한다.

스캔 전송 전자 현미경을 사용하여 액체에 나노 크기의 개체의 동적 프로세스를 공부

여기서 우리는 원 자간 력 현미경 (AFM)을 사용하여 단일 분자 힘 분광법 측정에 의해 잘 정의 된 무기 표면 중 펩티드 또는 아미노산의 상호 작용의 힘을 측정하기위한 프로토콜을 제시한다. 측정으로부터 얻어진 정보는 더 펩타이드 무기물 계면을 이해하는 것이 중요하다.

단일 분자 힘 분광학을 사용하여 무기 재료와 아미노산 및 펩타이드의 상호 작용에 대한 통찰력

손쉬운 프로토콜 functionalize polydopamine와 nanodiamonds의 표면에 제공 됩니다.

Nanodiamonds 및은 나노 입자의 그것의 감소의 바이오 영감 Polydopamine 표면 수정

낮은 운동 에너지의 중립 SO2 클러스터 (&lt; 0.8 eV / 성분) 이온 트랩 질량 분광계를 사용하여 질량 분광법을 사용하여 추가 분석을 위해 펩티드 또는 지질과 같은 복잡한 표면 분자를 desorb하는 데 사용됩니다. 특별한 시료 전처리가 필요하지 않으며 반응을 실시간으로 관찰할 수 있습니다.

클러스터 유도 탈착/이온화 질량 분광법에 의한 표면에 대한 복잡한 분자 및 표면의 반응 분석

학습하세요 이산화티타늄 표면에 대한 디펩타이드 흡착 등온선을 구축하는 방법을. 용액 준비부터 HPLC 분석까지 단계별 실험 절차를 통해 생체 분자-무기 나노입자 상호작용의 열역학적 매개변수를 정량적으로 평가할 수 있습니다.

고갈 방법을 사용하여 유기 나노 입자를 분산 된 용액에 대한 짧은 펩타이드 흡착 연구

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