Monstervoorbereiding in kwartskristal microbalans metingen van eiwit adsorptie en polymeer mechanica

Samenvatting

De Quartz Crystal micro Balance kan nauwkeurige massa-en viscoelastische eigenschappen bieden voor films in het micron-of submicron bereik, wat relevant is voor onderzoeken in biomedische en milieu-sensing, coatings en polymeer wetenschappen. De monster dikte beïnvloedt welke informatie kan worden verkregen uit het materiaal dat in aanraking komt met de sensor.

Samenvatting

In deze studie presenteren we verschillende voorbeelden van hoe dunne film voorbereiding voor kwartskristal microbalans experimenten de juiste modellering van de gegevens informeert en bepaalt welke eigenschappen van de film kunnen worden gekwantificeerd. De Quartz Crystal micro Balance biedt een uniek gevoelig platform voor het meten van fijne veranderingen in de massa en/of mechanische eigenschappen van een toegepaste film door het observeren van de veranderingen in mechanische resonantie van een kwartskristal oscillerend bij hoge frequentie. De voordelen van deze aanpak zijn de experimentele veelzijdigheid, het vermogen om veranderingen in eigenschappen te bestuderen over een breed scala aan experimentele tijds lengtes en het gebruik van kleine steekproefgroottes. We laten zien dat we, op basis van de dikte en shear modulus van de laag die op de sensor is afgezet, verschillende informatie uit het materiaal kunnen verkrijgen. Hier wordt dit concept specifiek benut om experimentele parameters weer te geven, resulterend in massa-en viscoelastische berekeningen van geadsorlakte collageen op goud en poly elektrolyten complexen tijdens zwelling als functie van zoutconcentratie.

Inleiding

De Quartz Crystal micro Balance (QCM) maakt gebruik van het piëzo-elektrische effect van een kwartskristal om de resonante frequentie te bewaken, die afhankelijk is van de massa die aan het oppervlak wordt gehecht. De techniek vergelijkt de resonante frequentie en bandbreedte van een AT cut Quartz Crystal sensor (meestal in het bereik van 5 MHz)¹ in lucht of een vloeistof naar de frequentie en bandbreedte van de sensor na de afzetting van een film. Er zijn verschillende voordelen voor het gebruik van de QCM te bestuderen van dunne film eigenschappen en interfaces, met inbegrip van de hoge gevoeligheid voor massa en potentieel aan viscoelastisch....

Protocol

QCM-D collageen adsorptie

1. monstervoorbereiding en voor reiniging van de sensor

1. Bereid 20 mL van 0,1 M acetaatbuffer, aanpassing van de pH met HCl en NaOH indien nodig om pH = 5,6.
2. Voeg rat tail collageen oplossing toe aan de 20 mL acetaatbuffer onder steriele omstandigheden tot een uiteindelijke concentratie van 10 μg/mL.
3. Reinig de goudgecoate kwarts sensor om organisch en biologisch materiaal te verwijderen^25,26.
   1. Plaats de sensor actieve kant omhoog in een UV/ozon kamer en behandel het oppervlak ongeveer 10 min.
   2. V....

Resultaten

De veranderingen in frequentie met de tijd tijdens de eiwit adsorptie vertonen een karakteristieke kromme en plateau weergegeven in Figuur 3a-B. De initiële buffer Wash van 1x PBS over het blote sensoroppervlak induceert slechts verwaarloosbare veranderingen in frequentie, en biedt een stabiele basislijn om te fungeren als referentie voor toekomstige gegevenspunten. De introductie van collageen oplossing veroorzaakt eiwit adsorptie om te beginnen, waargenomen als een gestage.......

Discussie

De adsorptie resultaten van collageen omvatten de Sauerbrey-en viscoelastische regimes. Door het uitzetten van de frequentie verschuivingen genormaliseerd naar het corresponderende harmonische getal, zien we dat de Sauerbrey limiet geldt voor ongeveer de eerste 2 h van de meting. Met toenemende massa aan de sensor, echter, de genormaliseerde frequentie verschuivingen voor de derde en vijfde harmonischen beginnen af te wijken van elkaar (t > 2 h), wat duidt op een vermogen om te bepalen van de viscoelastische eig.......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Azijnzuur	Sigma-Aldrich	A6283	Voor collageen adsorptie
Ammoniak hydroxide oplossing	Sigma-Aldrich	221228	Voor collageen adsorptie
Waterige QCM sonde	AWSensors	CLS 00050 A	Voor polyelektrolyt zwelling
Collageen I Rat Eiwit, Staart	Thermo Fisher Scientific	A1048301	Voor collageen adsorptie
Gedestilleerd water	Sigma-Aldrich	EM3234	Voor polyelektrolyt zwelling; over het algemeen gemakkelijk te verkrijgen in onderzoekslaboratoria, maar er is een catalogusnummer voor het geval het niet toegankelijk is
Ethanol	Sigma-Aldrich	793175-1GA-PB	Voor polyelektrolyt zwelling
Gibco fosfaatgebufferde zoutoplossing	Thermo Fisher Scientific	20012-027	Voor collageen adsorptie
Hellmanex III	Sigma-Aldrich	Z805939	Voor collageen adsorptie
Waterstofperoxide oplossing	Sigma-Aldrich	216763	Voor collageen adsorptie
Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Delicate Task Wipers, 1-Ply	Fisher Scientific	06-666A	Voor polyelektrolyt zwelling
NP2K VNA	Makarov Instruments		Voor polyelektrolyt zwelling
Poly(diallyldimethylammoniumchloride), MW 200.000	Sigma-Aldrich	409022	Voor polyelektrolyt zwelling; voor volledige syntheseprocedure zie Sadman et al.
Poly(styreen-sulfonaat) natriumzout 30% gewicht in water	Sigma-Aldrich	561967-500G	Voor polyelektrolyt zwelling; voor volledige syntheseprocedure zie Sadman et al.
Kaliumbromide	Sigma-Aldrich	793604-1KG	Voor polyelektrolyt zwelling
QSense QCM Explorer Systeem	Biolin Scientific		Voor collageen adsorptie
Natriumacetaat, watervrij	Sigma-Aldrich	S2889	Voor collageen adsorptie
Spin coater, Model WS-650MZ-23NPP	Laurell technologies		Voor polyelektrolyt zwelling