Name: Fysische karakterisering van enkele metallische nanodeeltjes in hoge resolutie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-28T11:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 56 s
Description: Leer een nanopore-gebaseerde detectiemethode voor individuele polyoxometalaat-moleculen met hogere nauwkeurigheid en snelheid dan traditionele technieken.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij zijn dankbaar voor de financiële steun van de Europese organisatie voor moleculaire biologie voor een postdoctoraal Genootschap (aan j) en een subsidie van het NIH NHGRI (naar J.J.K.). We waarderen de hulp van professoren Jingyue Ju en Sergey Kalachikov (Columbia University) voor het verstrekken van heptameric αHL, en voor inspirerende discussies met professor Joseph Reiner (Virginia Commonwealth University).

Opmerking: Het onderstaande protocol is specifiek voor het Electronic BioSciences (EBS) nano patch DC-systeem. Het kan echter gemakkelijk worden aangepast aan andere elektrofysiologie apparatuur die wordt gebruikt om de stroom te meten door middel van vlakke lipide dubbelmembranen (standaard lipide dubbelmembraan kamer, U-buis geometrie, getrokken micro capillairen, enz.). De identificatie van commerciële materialen en hun bronnen wordt gegeven om de experimentele resultaten te beschrijven. Deze identificatie impliceert in geen geval aanbeveling van het Nationaal Instituut voor normen en technologie, en impliceert ook niet dat de materialen het best beschikbaar zijn.
1. bereiding van de oplossing en analyt
<ol><li>Bereid alle elektrolytoplossingen met 18 MΩ-cm water van een type-1 waterzuiveringssysteem om traceer organische soorten te verwijderen en filtreer vervolgens alle elektrolytoplossingen via een 0,22 μm vacuüm filter direct voor ionen kanaal opnames. Opmerking: De waterkwaliteit is een cruciale factor voor de stabiliteit en de levensduur van het membraan nanopore-systeem.</li>
	<li>Wild type αHL.<ol>
<li>Volg de voorzorgsmaatregelen van MSDS bij het hanteren van het αHL toxine eiwit.</li>
		<li>Meng gelyofiliseerd wild-type monomere S. aureus α-hemolysine (αHL) poeder met 18 MΩ-cm water op 1 mg/ml. Verdeel 10 tot 30 μL aliquots van het monster in Cryo-veilige centrifugebuizen, knip snel in vloeibare stikstof en bewaar vervolgens bij-80 °C. U ook gezuiverde voorgevormde heptameric αHL31gebruiken.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Los de lipide 1,2-diphytanoyl-SN-glycero-3-fosfocholine (dphypc) tot 0,2 mg/ml in n-Decane in een 4 ml glas Scintillatie injectieflacon met een polytetrafluorethyleneeflon-gecoate dop. Bewaar de oplossing bij 4 °C voor herhaald gebruik gedurende maximaal één maand.</li>
	<li>Bereid phosphotungstic acid oplossingen.<ol>
<li>Volg de voorzorgsmaatregelen van MSDS bij het hanteren van het foshotungstic acid-poeder en bereid een 2 mM phosphotungstic acid-oplossing voor door het oplossen van 57,6 mg H3PW12O40 in 10 ml van een 1 M NaCl en 10 mm Nah2po4 oplossing, die de stamoplossing vormt.</li>
		<li>Neem 5 mL van deze oplossing en stel de pH in op 5,5 met 3 M NaOH. Pas de pH van de andere 5 mL van de stamoplossing aan 7,5 met 3 M NaOH. Opmerking: Een t pH 5,5, 12-foshotungstic zuur (PTA, H3PW12O40) ontbindt voornamelijk in de monovacant anion [PW11O39]7-.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. test de Celassemblage
<ol><li>Monteer de testcel volgens de instructies van de fabrikant.</li>
	<li>Week één Ag/AgCl-draad in bleekwater (natriumhypochloriet) gedurende 10 minuten na schuren met 600 Grit schuurpapier. Plaats de elektrode in het kwarts nanopore-membraan (QNM).</li>
	<li>Plaats een cilindrische AgCl-pellet-elektrode ingebed in een zilver draad buiten de QNM.</li>
	<li>Zodra de testcel is ingesteld, schakelt u het programma voor energietoevoer en gegevensverzameling in. Zorg ervoor dat de DC-Stroommeting 0 pA is bij afwezigheid van een oplossing in de testcel.</li>
	<li>Gebruik een injectiespuit die met de testcel verbonden is via een vloeistoflijn om een gebufferde elektrolytoplossing boven het gezicht van de qnm toe te voegen en om ervoor te zorgen dat de Ionische stroom de versterker verzaveert. Als dat niet zo is, kan de QNM verstopt zijn. Breng een pop-spanning (± 1 V) en/of een druk groter dan 300 mm Hg aan om deze te wissen. Als dat werkt, verlaagt u de spanning en druk.</li>
</ol>3. vorming van lipide-Bilayer
<ol><li>Vul de oplossing in de testcel zodat het oplossings niveau ruim boven het gezicht van de QNM ligt. Verlaag vervolgens het oplossings niveau via de spuit tot onder het gezicht, zodat de stroom afneemt tot nul.</li>
	<li>Dompel een pipetpunt van 10 μL in de lipide-injectieflacon. Duw op de achterkant van de pipetpunt en tik erop aan de zijkant van de injectieflacon om alle zichtbare lipide te verwijderen.</li>
	<li>Raak de pipetpunt aan op de luchtwater interface van de oplossing in de testcel wanneer het oplossings niveau boven het gezicht van de QNM ligt en wacht twee tot vijf minuten totdat het lipide gelijkmatig verspreidt.</li>
	<li>Verlaag langzaam het oplossings niveau onder het gezicht van de QNM tot de huidige verzadigde vetzuren, en verhoog vervolgens langzaam het oplossings niveau voorbij het gezicht van de QNM om een lipide dubbelmembraan te vormen.<ol>
<li>Zodra een dubbelje lijkt te vormen (d.w.z. wanneer de stroom naar nul gaat), probeer het meerdere malen te knallen door de druk te verhogen en ervoor te zorgen dat de qnm niet verstopt is. Om het lipide dubbelmembraan te hervormen, verlaagt u het oplossings niveau onder het gezicht van de QNM en verhoogt u het langzaam.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Als het lipide dubbelmembraan niet de eerste keer vormt, verlaagt u de oplossing onder het gezicht en verhoogt u het opnieuw. Als het niet na 3 proeven wordt vorm, voeg meer lipiden zoals beschreven in 3,2 en 3,3.</li>
	<li>Nadat u een membraan hebt gevormd, stelt u de huidige verschuiving in op nul wanneer de toegepaste potentiaal nul is.</li>
</ol>4. αHL porie vorming
<ol><li>Voeg 2,5 ng gezuiverde voorgevormde αHL heptamerische proteïne monster (of 250 ng van monomere αhl) toe aan de testcel (volume ≈ 200 μL) om kanaal vorming mogelijk te maken.</li>
	<li>Verhoog de druk op de dubbellaagte met een gasdichte spuit (Figuur 1) nadat een dubbelval is gevormd, om het membraan uit de qnm uit te breiden en het inbrengen van nanopore te vergemakkelijken. Verhoog de toegepaste rugdruk meestal tussen 40 tot 200 mmHg, afhankelijk van elke QNM. Opmerking: De EBS-software heeft een automatische invoegfunctie die een hogere bias toepast (meestal 200 tot 400 mV) om porie vorming te induceren en vervolgens automatisch de gewenste spanning naar de meet bias verlaagt zodra een enkel kanaal vormt.</li>
	<li>Na een nanopore vormen, verminder de terugdruk tot ongeveer 1 ⁄ 2 van de insertie druk. Als er meerdere kanalen worden waargenomen, verwijdert u deze door de druk aanzienlijk te verlagen.</li>
</ol>5. metalen cluster partitionering in de nano polymeer
<ol><li>Om rekening te maken met elektrode onevenwichtigheden, stelt u de DC-offset spanning zodanig in dat wanneer de toegepaste potentiaal op nul is ingesteld, er geen gemeten stroom is.</li>
	<li>Voordat u het POM-monster toevoegt, voert u een controle-experiment uit om er zeker van te zijn dat er geen verontreinigingen zijn (bijv.sporen POMs van een vorig experiment) in het reservoir. Specifiek, verwerven van een Ionische stroom Trace onder een toegepast potentieel van + 120 mV tot-120 mV bij afwezigheid van een POMs om te controleren of er geen spontane stroom blokkades aanwezig zijn. Opmerking: Vanwege de asymmetrische structuur van het αHL-kanaal (Figuur 1), zal de magnitute van de Ionische stroom verschillen voor positieve en negatieve toegepaste potentialen. De verhouding van de gemeten stroom boven deze toegepaste spanning is indicatief voor de oriëntatie van de αHL-nanometer in het membraan.</li>
	<li>Voeg het POM monster toe door het reservoir met een metalen clusteroplossing met een concentratie van 1 tot 5 mM te spoelen. U het monster ook in het capillair laden voordat u de cel samenplaatst om de opdeling van POMs in het andere uiteinde van het αHL-kanaal te bestuderen.</li>
	<li>Noteer de Ionische stroom met behulp van de software van de fabrikant om voorbijgaande stroom blokkades te detecteren die worden veroorzaakt door het partitioneren van individuele POMs in de nanometer. Schat de fysische en chemische eigenschappen van het molecuul van de Ionische stroom blokkade diepte, frequentie van de gebeurtenis en de verblijftijd verdeling van de blokkades.</li>
</ol>6. ion-kanaal opnames en data-analyse
<ol><li>Verkrijg de Ionische current time series-metingen met behulp van een hoge impedantie, geluidsarme versterker en data-acquisitie systeem. Voer de metingen uit bij een toegepaste spanning van-120 mV (ten opzichte van kanaal CIS -zijde) voor elke pH.</li>
	<li>Breng een low-pass 100 kHz 8-polige Bessel-filter aan op het signaal, dat vervolgens wordt gedigitaliseerd op 500 kHz (d.w.z. 2 MS/punt). Extraheer gebeurtenissen uit de tijdreeksen en analyseer gebeurtenissen met behulp van het adept-algoritme in het Mosaic -softwarepakket32,33.</li>
</ol>

<ol><li>Ettedgui, J., Kasianowicz, J. J., Balijepalli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+molecule+discrimination+of+heteropolytungstates+and+their+Isomers+in+solution+with+a+nanometer-scale+pore%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Single molecule discrimination of heteropolytungstates and their Isomers in solution with a nanometer-scale pore.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (23), 7228-7231 (2016).</li>
<li>Bezrukov, S., Kasianowicz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+noise+reveals+protonation+kinetics+and+number+of+ionizable+sites+in+an+open+protein+ion+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Current noise reveals protonation kinetics and number of ionizable sites in an open protein ion channel.</a> Physical Review Letters. 70 (15), 2352-2355 (1993).</li>
<li>Kasianowicz, J. J., Bezrukov, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protonation+dynamics+of+the+alpha-toxin+ion+channel+from+spectral+analysis+of+pH-dependent+current+fluctuations%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysj%22%5BJournal%5D)">Protonation dynamics of the alpha-toxin ion channel from spectral analysis of pH-dependent current fluctuations.</a> Biophysj. 69 (1), 94-105 (1995).</li>
<li>Please, T. R., Ayub, M. Solid-State Nanopore. <a target="_blank" href="https://www.elsevier.com/books/engineered-nanopores-for-bioanalytical-applications/edel/978-1-4377-3473-7">Engineered Nanopores for Bioanalytical Applications</a>. , Elsevier Inc. 121-140 (2013).</li>
<li>Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solid-state+nanopores%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Solid-state nanopores.</a> Nature Nanotechnology. 2 (4), 209-215 (2007).</li>
<li>Kasianowicz, J. J., Brandin, E., Branton, D., Deamer, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+individual+polynucleotide+molecules+using+a+membrane+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (24), 13770-13773 (1996).</li>
<li>Akeson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microsecond+time-scale+discrimination+among+polycytidylic+acid%2C+polyadenylic+acid%2C+and+polyuridylic+acid+as+homopolymers+or+as+segments+within+single+RNA+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Microsecond time-scale discrimination among polycytidylic acid, polyadenylic acid, and polyuridylic acid as homopolymers or as segments within single RNA molecules.</a> Biophysical Journal. 77 (6), 3227-3233 (1999).</li>
<li>Singer, A., Meller, A. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1560/IJC.49.3-4.323">Nanopore-based Sensing of Individual Nucleic Acid Complexes.</a> Israel Journal of Chemistry. 49 (3-4), 323-331 (2010).</li>
<li>Jin, Q., Fleming, A. M., Burrows, C. J., White, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unzipping+kinetics+of+duplex+DNA+containing+oxidized+lesions+in+an+%CE%B1-hemolysin+nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Unzipping kinetics of duplex DNA containing oxidized lesions in an α-hemolysin nanopore.</a> Journal of the American Chemical Society. 134 (26), 11006-11011 (2012).</li>
<li>Halverson, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anthrax+biosensor%2C+protective+antigen+ion+channel+asymmetric+blockade%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Anthrax biosensor, protective antigen ion channel asymmetric blockade.</a> Journal of Biological Chemistry. 280 (40), 34056-34062 (2005).</li>
<li>Oukhaled, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unfolding+of+proteins+and+long+transient+conformations+detected+by+single+nanopore+recording%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Unfolding of proteins and long transient conformations detected by single nanopore recording.</a> Physical Review Letters. 98 (15), 158101(2007).</li>
<li>Reiner, J. E., Kasianowicz, J. J., Nablo, B. J., Robertson, J. W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+for+polymer+analysis+using+nanopore-based+single-molecule+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Theory for polymer analysis using nanopore-based single-molecule mass spectrometry.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (27), 12080-12085 (2010).</li>
<li>Robertson, J. W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-molecule+mass+spectrometry+in+solution+using+a+solitary+nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Single-molecule mass spectrometry in solution using a solitary nanopore.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (20), 8207-8211 (2007).</li>
<li>Baaken, G., Ankri, N., Schuler, A. -K., Rühe, J., Behrends, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanopore-based+single-molecule+mass+spectrometry+on+a+lipid+membrane+microarray%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Nanopore-based single-molecule mass spectrometry on a lipid membrane microarray.</a> ACS Nano. 5 (10), 8080-8088 (2011).</li>
<li>Angevine, C. E., Chavis, A. E., Kothalawala, N., Dass, A., Reiner, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+single+molecule+mass+spectrometry+via+charged+metallic+clusters%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Enhanced single molecule mass spectrometry via charged metallic clusters.</a> Analytical Chemistry. 86 (22), 11077-11085 (2014).</li>
<li>Astier, Y., Uzun, O., Stellacci, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+study+of+single+gold+nanoparticle%2Falpha-Hemolysin+complex+formation%3A+a+nanotool+to+slow+down+ssDNA+through+the+alpha-Hemolysin+nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological study of single gold nanoparticle/alpha-Hemolysin complex formation: a nanotool to slow down ssDNA through the alpha-Hemolysin nanopore.</a> Small. 5 (11), 1273-1278 (2009).</li>
<li>Chavis, A. E., Brady, K. T., Kothalawala, N., Reiner, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voltage+and+blockade+state+optimization+of+cluster-enhanced+nanopore+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Voltage and blockade state optimization of cluster-enhanced nanopore spectrometry.</a> Analyst. 140 (22), 7718-7725 (2015).</li>
<li>Campos, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensing+single+mixed-monolayer+protected+gold+nanoparticles+by+the+%CE%B1-hemolysin+nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Sensing single mixed-monolayer protected gold nanoparticles by the α-hemolysin nanopore.</a> Analytical Chemistry. 85 (21), 10149-10158 (2013).</li>
<li>Campos, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+Lys147+in+the+interaction+between+MPSA-gold+nanoparticles+and+the+%CE%B1-hemolysin+nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">The role of Lys147 in the interaction between MPSA-gold nanoparticles and the α-hemolysin nanopore.</a> Langmuir. 28 (44), 15643-15650 (2012).</li>
<li>Baaken, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Resolution+Size-Discrimination+of+Single+Nonionic+Synthetic+Polymers+with+a+Highly+Charged+Biological+Nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">High-Resolution Size-Discrimination of Single Nonionic Synthetic Polymers with a Highly Charged Biological Nanopore.</a> ACS Nano. 9 (6), 6443-6449 (2015).</li>
<li>Berzelius, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beitrag+zur+n%C3%A4heren+Kenntniss+des+Molybd%C3%A4ns%5BTitle%5D)+AND+%22Annalen+Der+Physik%22%5BJournal%5D)">Beitrag zur näheren Kenntniss des Molybdäns.</a> Annalen Der Physik. 82 (1), 369-392 (1826).</li>
<li>Long, D. -L., Burkholder, E., Cronin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyoxometalate+clusters%2C+nanostructures+and+materials%3A+from+self+assembly+to+designer+materials+and+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Polyoxometalate clusters, nanostructures and materials: from self assembly to designer materials and devices.</a> Chemical Society Reviews. 36 (1), 105-121 (2007).</li>
<li>Muller, A., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ic9703641">Polyoxovanadates: High-nuclearity spin clusters with interesting host-guest systems and different electron populations. Synthesis, spin organization, magnetochemistry, and spectroscopic studies.</a> Inorganic Chemistry. 36 (23), 5239-5250 (1997).</li>
<li>Rausch, B., Symes, M. D., Chisholm, G., Cronin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decoupled+catalytic+hydrogen+evolution+from+a+molecular+metal+oxide+redox+mediator+in+water+splitting%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Decoupled catalytic hydrogen evolution from a molecular metal oxide redox mediator in water splitting.</a> Science. 345 (6202), 1326-1330 (2014).</li>
<li>Dolbecq, A., Dumas, E., Mayer, C. R., Mialane, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+organic-inorganic+polyoxometalate+compounds%3A+from+structural+diversity+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Hybrid organic-inorganic polyoxometalate compounds: from structural diversity to applications.</a> Chemical Reviews. 110 (10), 6009-6048 (2010).</li>
<li>Busche, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+fabrication+of+memory+devices+based+on+nanoscale+polyoxometalate+clusters%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Design and fabrication of memory devices based on nanoscale polyoxometalate clusters.</a> Nature. 515 (7528), 545-549 (2014).</li>
<li>Pope, M., Müller, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPope%2C+M+%22Polyoxometalates%3A+From+Platonic+Solids+to+Anti-Retroviral+Activity%22">Polyoxometalates: From Platonic Solids to Anti-Retroviral Activity</a>. 10, Springer Science & Business Media. Dordrecht. (2012).</li>
<li>Rhule, J. T., Hill, C. L., Judd, D. A., Schinazi, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyoxometalates+in+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Polyoxometalates in medicine.</a> Chemical Reviews. 98 (1), 327-358 (1998).</li>
<li>Gao, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transition-metal-substituted+polyoxometalate+derivatives+as+functional+anti-amyloid+agents+for+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Transition-metal-substituted polyoxometalate derivatives as functional anti-amyloid agents for Alzheimer's disease.</a> Nature Communications. 5, 3422(2014).</li>
<li>Pope, M. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPope%2C+MT+%22Heteropoly+and+Isopoly+Oxometalates%22">Heteropoly and Isopoly Oxometalates</a>. 8, Springer-Verlag. Berlin Heidelberg. (1983).</li>
<li>Braha, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designed+protein+pores+as+components+for+biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+%26+Biology%22%5BJournal%5D)">Designed protein pores as components for biosensors.</a> Chemistry & Biology. 4 (7), 497-505 (1997).</li>
<li>Forstater, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MOSAIC%3A+A+modular+single-molecule+analysis+interface+for+decoding+multistate+nanopore+data%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">MOSAIC: A modular single-molecule analysis interface for decoding multistate nanopore data.</a> Analytical Chemistry. 88 (23), 11900-11907 (2016).</li>
<li>Balijepalli, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+Short-Lived+Events+in+Multistate+Ionic+Current+Measurements%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Quantifying Short-Lived Events in Multistate Ionic Current Measurements.</a> ACS Nano. 8, 1547-1553 (2014).</li>
<li>Misakian, M. M., Kasianowicz, J. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatic+influence+on+ion+transport+through+the+alphaHL+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Membrane+Biology%22%5BJournal%5D)">Electrostatic influence on ion transport through the alphaHL channel.</a> Journal of Membrane Biology. 195 (3), 137-146 (2003).</li>
<li>Piguet, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+single+amino+acid+differences+in+uniformly+charged+homopolymeric+peptides+with+aerolysin+nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communication%22%5BJournal%5D)">Identification of single amino acid differences in uniformly charged homopolymeric peptides with aerolysin nanopore.</a> Nature Communication. 9 (966), (2018).</li>
</ol>

Door hun anionische lading associëren POMs waarschijnlijk met organische contra kationen door elektrostatische interacties. Daarom is het belangrijk om te bepalen van de juiste oplossing voorwaarden en de juiste elektrolyt omgevingen (met name kationen in oplossing) om te voorkomen dat complexe vorming met POMs. Bijzondere aandacht is vereist in de keuze van de buffer. Bijvoorbeeld, de opnamesnelheid van POMs met tris (hydroxymethyl) aminomethaan en citroenzuur-gebufferde oplossingen is significant lager dan die in fosfa...

Het opsporen van biomoleculaire analyten op het enkelvoudige molecuul niveau kan worden uitgevoerd door het gebruik van nanodeeltjes en het meten van ionogene stroom modulaties. Meestal zijn nanodeeltjes onderverdeeld in twee categorieën op basis van hun fabricage: biologisch (zelf samengesteld uit eiwitten of DNA-origami)1,2,3of Solid-State (bijv.vervaardigd met Semiconductor processing tools)4,5. Terwijl Solid-State nanopores werden gesuggereerd als potentieel meer fysiek robuust en kunnen worden gebruikt over een breed scala aan oplossings omstandigheden, eiwit nanodeeltjes tot nu toe bieden meer gevoeligheid, meer weerstand tegen vervuiling, grotere bandbreedte, betere chemische selectiviteit en een grotere signaal-ruis verhouding.
Een verscheidenheid aan eiwitionen kanalen, zoals die gevormd door Staphylococcus aureus α-hemolysine (αhl), kan worden gebruikt voor het opsporen van enkelvoudige moleculen, waaronder ionen (bijv.H+ en D+)2,3, polynucleotiden (DNA en RNA)6,7,8, beschadigd DNA9, polypeptiden10, eiwitten (gevouwen en uitgeklapt)11, polymeren (polyethyleenglycol en andere)12,13 , 14, goud nanodeeltjes15,16,17,18,19, en andere synthetische moleculen20.
We hebben onlangs aangetoond dat de αHL-nanometer ook metalen clusters, polyoxometalaten (POMs), op het niveau van één molecuul gemakkelijk kan detecteren en karakteriseren. POMs zijn discrete nanoschaal anionische metalen zuurstof clusters die werden ontdekt in 182621, en sindsdien zijn veel meer soorten gesynthetiseerd. De verschillende maten, structuren en elementaire composities van polyoxometalates die nu beschikbaar zijn, leidden tot een breed scala aan eigenschappen en toepassingen, waaronder chemie22,23, katalyse24, material Science25 ,26, en biomedisch onderzoek27,28,29.
POM synthese is een zelf assemblageproces dat gewoonlijk in water wordt uitgevoerd door de stoichiometrisch vereiste hoeveelheden monomere metaalzouten te mengen. Eenmaal gevormd, POMs vertonen een grote diversiteit van maten en vormen. Bijvoorbeeld, de keggin polyanion structuur, XM12O40q- is samengesteld uit een bevat (X) omgeven door vier oxygenen om een tetraëder te vormen (q is de lading). Het bevat is centraal gelegen in een kooi gevormd door 12 octaëdrisch mo6 eenheden (waar M = overgangsmetalen in hun hoge oxidatietoestand), die met elkaar verbonden zijn door naburige gedeelde zuurstofatomen. Hoewel de structuur van Tungsten polyoxometalates stabiel is in zure omstandigheden, leiden hydroxyionen tot het Hydrolytische decolleté van metaal-zuurstof (M-O)-bindingen30. Dit complexe proces resulteert in het verlies van een of meer MO6 Octahedrale subeenheden, wat leidt tot de vorming van monovacant en vrijgekomen soorten en uiteindelijk tot de volledige ontleding van de POMs. Onze bespreking hier zal beperkt zijn tot de partiële ontledingsproducten van 12-fosfolienzuur bij pH 5,5 en 7,5.
Het doel van dit protocol is het detecteren van discrete metaal zuurstof clusters bij de enkelvoudige molecuul limiet met behulp van een biologisch nano-gebaseerd elektronisch platform. Deze methode maakt de detectie van metaal clusters in oplossing mogelijk. Meerdere soorten in oplossing kunnen worden gediscrimineerd met een grotere gevoeligheid dan conventionele analytische methoden33. Met het, subtiele verschillen in POM structuur kan worden opgehelderd, en in concentraties duidelijk lager dan die nodig zijn voor NMR-spectroscopie. Belangrijk, deze aanpak maakt zelfs de discriminatie van isomere vormen van na8HPW9O341.

<table><tbody><tr><td>Nanopatch DC System</td><td>Electronic Biosciences, Inc., EBS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Millipore LC-PAK</td><td>Millipore vacuümfilter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1,2-Diphytanoyl-sn- Glycero-3-Phosfocholine (DPhPC)</td><td>Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL</td><td>850356P</td><td></td></tr><tr><td>Decaan, ReagentPlus, &ge;99%,</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D901</td><td></td></tr><tr><td>&alpha;HL</td><td>List Biological Laboratories, Campbell, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ag-draad</td><td>Alfa Aesar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2 mm Ag/AgCl schijfelektrode</td><td>In Vivo Metric</td><td>E202</td><td></td></tr><tr><td>Hoog-impedantie versterkersysteem</td><td>Electronic Biosciences, San Diego, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kwarts capillairen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aangepaste polycarbonaat testcel</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gegevensverwerking en analyse MOSAIC</td><td>https://pages.nist.gov/mosaic/</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fosfowolfraamzuurhydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>455970</td><td></td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S3014</td><td></td></tr><tr><td>Natriumfosfaat monohydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71507</td><td></td></tr></tbody></table>

fysische karakterisering van enkele metallische nanodeeltjes in hoge resolutie

High Resolution Physical Characterization of Single Metallic Nanoparticles

Individuele moleculen kunnen worden gedetecteerd en gekarakteriseerd door het meten van de mate waarin ze de Ionische stroom die door een enkele nanometer-schaal porie stroomt, verminderen. Het signaal is kenmerkend voor de fysisch-chemische eigenschappen van het molecuul en de interacties met de porie. We tonen aan dat de nanopore gevormd door de bacteriële proteïne exotoxin Staphylococcus aureus alpha gemolizinami (αhl) kan detecteren polyoxometalates (POMs, anionische metaal zuurstof clusters), bij de enkelvoudige molecuul limiet. Bovendien worden meerdere afbraakproducten van 12-foshotungstic acid POM (PTA, H3PW12O40) in oplossing gelijktijdig gemeten. De gevoeligheid van één molecuul van de nanometer-methode maakt het mogelijk dat POMs wordt gekenmerkt bij significant lagere concentraties dan nodig is voor nucleaire magnetische resonantie (NMR)-spectroscopie. Deze techniek kan dienen als een nieuw hulpmiddel voor chemici om de moleculaire eigenschappen van polyoxometalaten of andere metallische clusters te bestuderen, om POM synthetische processen beter te begrijpen en hun opbrengst mogelijk te verbeteren. Hypothetisch gezien kon de locatie van een bepaald atoom, of de rotatie van een fragment in het molecuul, en de metaal oxidatietoestand met deze methode worden onderzocht. Daarnaast heeft deze nieuwe techniek het voordeel dat het real-time monitoren van moleculen in oplossing mogelijk is.

In de afgelopen twee decennia zijn membraan-gebonden eiwitten nanometer-schaal poriën gedemonstreerd als veelzijdige single-molecuul sensoren. Metingen op basis van nanopore zijn relatief eenvoudig uit te voeren.  Twee kamers gevuld met elektrolytoplossing worden gescheiden door een nano erts ingebed in een elektrisch isolerend lipide-membraan. Ofwel een patch-klem versterker of een externe voeding biedt een elektrostatisch potentieel over de nanodeeltjes via Ag/AgCl-elektroden o...

Hier presenteren we een protocol voor het detecteren van discrete metalen zuurstof clusters, polyoxometalates (POMs), bij de enkelvoudige molecuul limiet met behulp van een biologisch nano-gebaseerd elektronisch platform. De methode biedt een complementaire benadering van traditionele analytische chemie instrumenten die worden gebruikt in de studie van deze moleculen.

Fysische karakterisering van enkele metallische nanodeeltjes in hoge resolutie

Individual molecules can be detected and characterized by measuring the degree by which they reduce the ionic current flowing through a single ...

Deze nanoporie-gebaseerde detectiemethode heeft aangetoond het potentieel om fysieke karakteriseren en identificeren van individuele moleculen. Werken met metallo-nanodeeltjes, wat het doel van deze video is, is een uitdaging voor ons begrip van wat de nauwkeurigheid en precisie van de meting beperkt. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat dit apparaat een grotere bandbreedte heeft dan de traditionele lipide bilayer geheugenset-up, waardoor we snellere resultaten en meer reacties in nanopori kunnen zien.Deze techniek werd mogelijk gemaakt omdat in de vroege jaren 1990 werd aangetoond dat gating in eiwit nanoporiën, dat wil zeggen, schakelen tussen verschillende staten, kan worden gecontroleerd en moleculen kunnen binden aan de porie wand. Deze techniek wordt ontwikkeld voor commerciële DNA-sequencing toepassingen omdat het gebruik maakt van minimale monsters. Het vereist geen fluorescerende etiketten en gebruikt veel langere leeslengtes dan conventionele methoden doen.Deze techniek is ook ontwikkeld om onderscheid te maken tussen polymeren op basis van hun grootte met een grotere nauwkeurigheid en snelheid dan gel elektroforese en chromatografie. Bereid eerst 500 milli

high-resolution-physical-characterization-single-metallic

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Laser-induced afbraak spectroscopie uitgevoerd op dunne orgaan-en tumorweefsel met succes natuurlijke elementen en kunstmatig geïnjecteerd gadolinium (Gd), die met ingang van Gd-gebaseerde nanodeeltjes aangetroffen. Afbeeldingen van chemische elementen bereikt een resolutie van 100 micrometer en kwantitatieve sub-mm gevoeligheid. De verenigbaarheid van de setup met standaard optische microscopie benadrukt het potentieel om meerdere beelden van een zelfde biologisch weefsel te bieden.

Laser-induced Breakdown Spectroscopy: Een nieuwe aanpak voor de nanodeeltjes&#39;s Mapping en kwantificering in orgaanweefsel

Het gebruik van energiedispersieve röntgentomografie in de scanning transmissie elektronenmicroscoop om elementaire verdelingen binnen enkele nanodeeltjes in drie dimensies te karakteriseren wordt beschreven.

Energie-dispersieve X-stralen Tomografie voor 3D Elemental kaart brengen van individuele nanodeeltjes

Vanwege het belang en het grootschalige gebruik van palladium, goud en kobalt   metalen in high-tech apparatuur, de terugwinning en recycling vormen een belangrijk industrieel uitdaging. Het metalen recovery systeem hierin beschreven is een eenvoudige, goedkope middelen voor de effectieve opsporing, verwijdering en herstel van deze metalen uit de stedelijke mijne.

Detectie en herstel van Palladium, Goud en Cobalt metalen uit de Urban Mine via innovatieve sensoren / Adsorbentia Aangewezen met nanoschaal Wagon-wheel-vormige poriën

Verbeterde donkerveldmicroscopie en hyperspectraal beeldvorming met spectraal mapping maken screening, lokalisatie en identificatie van nanoschalige materialen in histologische monsters mogelijk met verbeterde snelheid en nauwkeurigheid ten opzichte van traditionele methoden. Het doel van dit artikel is om methoden te bieden voor donkerveld beeldvorming en hyperspectraal mapping van metaaloxide nanodeeltjes in histologische monsters.

Identificatie van Metal Oxide Nanodeeltjes in histologische monsters door Enhanced Darkfield Microscopie en hyperspectrale Mapping

Verzadigbare en omgekeerde verzadigingsverstrooiing werden ontdekt in geïsoleerde plasmonische deeltjes en toegepast als een nieuwe niet-blekende contrastmethode in superresolutiemicroscopie. Hier worden de experimentele procedures voor het detecteren en extraheren van niet-lineaire verstrooiing in detail uitgelegd, evenals hoe de resolutie kan worden verbeterd met behulp van verzadigd excimitatiemicroscopie.

Meting van Verstrooiing lineariteiten van een Single Plasmonische Nanodeeltje

De synthese van uniforme goudnanodeeltjes bedekt met halfgeleiderschelpen van CdS of ZnS wordt uitgevoerd. De halfgeleidercoating wordt uitgevoerd door eerst een zilversulfidelaagje af te zetten en de zilverkationen uit te wisselen voor zink- of cadmiumkationen.

Synthese, karakterisering en functionalisering van de hybride AU / CdS en Au / ZnS Core / Shell Nanodeeltjes

Beschrijven we een procedure voor de opsporing van chemische elementen aanwezig in situ in menselijke cellen, alsmede hun kwantificering in vitro . De methode is geschikt voor elk celtype en is vooral nuttig voor de kwantitatieve chemische analyses in afzonderlijke cellen na in vitro metaaloxide nanodeeltjes blootstelling.

In Situ Detectie en eencellige kwantificering van metaaloxide nanodeeltjes met behulp van nucleaire Microprobe analyse

Voor een continue en schaalbare synthese van edel metaal-gebaseerde nanocomposieten, een nieuwe fotokatalytische reactoren is ontwikkeld en haar structuur, werking beginselen en product kwaliteit optimalisatie strategieën worden beschreven.

Een continue-stroom fotokatalytische Reactor voor de juist gecontroleerde afzetting van metalen nanodeeltjes

Deze studie presenteert de benchmarkingresultaten voor een interlaboratoriumvergelijking (ILC) ontworpen om de standaard operationele procedure (SOP) te testen die is ontwikkeld voor goud (Au) colloïde dispersies gekenmerkt door ultraviolet-zichtbare spectroscopie (UV-Vis), onder zes partners van het H2020 ACEnano-project voor monstervoorbereiding, meting en analyse van de resultaten.

UV-Vis spectroscopische karakterisering van nanomaterialen in waterige media

Ultrasnelle laserablatie in vloeistof is een nauwkeurige en veelzijdige techniek voor het synthetiseren van nanomaterialen (nanodeeltjes [NP's] en nanostructuren [NS's]) in vloeistof/luchtomgevingen. De laser-geablateerde nanomaterialen kunnen worden gefunctionaliseerd met Raman-actieve moleculen om het Raman-signaal van analyten die op of in de buurt van de NS's/NP's worden geplaatst te versterken.

Ultrasnelle lasergeablateerde nanodeeltjes en nanostructuren voor op het oppervlak verbeterde Raman-verstrooiingsgebaseerde detectietoepassingen

Hier wordt de synthese van gouden (Au) zaden beschreven met behulp van de Turkevich-methode. Deze zaden worden vervolgens gebruikt om nanodeeltjes van een goudtinlegering (Au-Sn) met afstembare plasmonische eigenschappen te synthetiseren.

Waterige synthese van plasmonische nanodeeltjes van goud-tinlegering

Leer een nanopore-gebaseerde detectiemethode voor individuele polyoxometalaat-moleculen met hogere nauwkeurigheid en snelheid dan traditionele technieken.

Fysische karakterisering van enkele metallische nanodeeltjes in hoge resolutie

Meer video's verkennen