Studie van korte peptide adsorptie op oplossing verspreidanannnanodeeltjes met behulp van uitputting methode

Het samenspel van eiwitten en peptiden met anorganisch materiaal is een fundamenteel fenomeen met implicaties voor nanotechnologie, biomaterialen en biotechnologie. De eerste stap in het begrijpen van een dergelijk fenomeen is het onthullen van de fundamentele fysisch-chemische constanten zoals adsorptieconstante, Gibbs vrije energie, enthalpy, entropie, en beperkte adsorptie die kunnen worden geëvalueerd door de vaststelling van adsorptie isothermen. Adsorptie uit vloeibare fase is echter beperkt met kinetiek, oppervlaktecapaciteit, pH en vergelijkende adsorptie, waarbij allemaal bewust moeten worden overwogen voordat het experiment wordt ingesteld.

In deze video presenteren mijn collega's Elena Korina en Sergei Neifert de fysisch-chemische studie van dipeptide-adsorptie op oplossingsverspreide titaniumdioxide die kenmerken van de voorbereiding bedekt die verborgen risico's kunnen vermijden waarmee onderzoekers kunnen worden geconfronteerd tijdens het uitvoeren van relevante experimenten. Doe 183 milligram dipeptide in de steriele polymere reageerbuis en verdun tot ongeveer 35 milliliter met dubbel gedestilleerd water en los bij kamertemperatuur op onder krachtig roeren. Als het dipeptide niet oplost in dubbel gedestilleerd water en roeren, plaats de dipeptide oplossing in het ultrasone bad en sonicate gedurende een paar minuten.

Pas de pH van vooroplossing van een peptide aan op 7,4 door voorzichtig oplossing van MES of natriumhydroxide toe te voegen aan de dipeptide-oplossing bij roeren bij kamertemperatuur en het bewaken van de pH met een pH-meter. Na het aanpassen van de pH, giet de oplossing in de meetcilinder. Spoel de reageerbuis af en vul de meetcilinder met het dubbel gedestilleerde water tot 40 milliliter om de uiteindelijke concentratie van 16 millimolar te maken.

Bereid dipeptideverdunningen met concentraties tussen 0,4 en 12 millimolar door 16 millimolar dipeptide-oplossing te verdunnen met dubbel gedestilleerd water. Bijvoorbeeld, om acht millimolar dipeptide oplossing te bereiden, voeg zeven milliliter dubbel gedestilleerd water toe aan 10 milliliter van 16 millimolar dipeptide oplossing. Pas na verdunning de pH aan op 7,4 door druppelvormige oplossing van MES- of natriumhydroxide toe te voegen aan de dipeptide-oplossing.

Na het aanpassen van de pH giet u de oplossing in de meetcilinder. Spoel de reageerbuis en vul de meetcilinder tot 20 milliliter met dubbel gedestilleerd water om een concentratie van acht millimolar te maken. Andere verdunningen van dipeptide voorraad oplossing worden dienovereenkomstig bereid.

Op het einde, krijgen we een rij van dipeptide verdunningen klaar voor adsorptie studies. Bereid 10 millimolar MES buffer oplossing. Pas de pH aan op 7,4 met trinatriumhydroxide bij het roeren en het bewaken van de pH met een pH-meter.

Deze oplossing zal worden gebruikt voor de enige voorbereiding. Maal ongeveer 200 milligram nanokristalline titaniumoxide in een mortel gedurende ten minste vijf minuten. Weeg 40 milligram gemalen titaniumdioxide nanodeeltjes.

Doe de kolf in het sonicatiebad met behulp van de laboratoriumstandaard. Voeg de maal titaniumdioxide in 20 milliliter MES buffer in de kolf met behulp van de glazen trechter en sonicaat in een ultrasoon bad gedurende 20 minuten. Stel de thermostaat in op de gewenste temperatuur.

Voeg een milliliter van de gesonische zool van titaniumdioxide toe aan de gemarkeerde adsorptiefolie. Plaats de gemarkeerde adsorptiefolie tegen overeenkomstige verdunningen in een geïmproviseerd zwevend apparaat gemaakt van piepschuim en zet het in de thermostaat om de temperatuur gedurende ten minste vijf minuten te equiliberen. Voeg daarna een milliliter dipeptideverdunning toe aan de overeenkomstige gemarkeerde adsorptiefolie om ervoor te zorgen dat alle mengoplossingen dezelfde temperatuur hebben.

Bewaar de reeks verkregen adsorptiemonsters 24 uur op de thermostaat om het adsorptieevenwicht te bereiken. Af en toe roeren titaniumoxide dispersies tijdens thermostaten. Om te voorkomen dat de temperatuur-geïnduceerde re-evenwicht, neem een monster van de thermostaat voor filtratie op een moment.

Neem een monster van de dipeptide oplossing van elke glazen flacon met een spuit. Haal de naald uit de spuit en zet het spuitfilter op om de dipeptide-oplossing in de glazen flacon te filteren. Herhaal de filtratie met monsters van andere concentraties.

Deze monsters zijn klaar voor analyse. Maak de 50 milliliter oplossing van TFA in acetonitril. Spike 0,34 milliliter TFA in de meetcilinder en pas het volume van de oplossing aan op 50 milliliter met acetonitril bij kamertemperatuur.

Bereid de afleidingsoplossing voor. Spike 299 microliters fenylisothiocyanaat en 347 microliter triethylamine in de meetcilinder en vul de cilinder tot 50 milliliter met acetonitril. Voorafgaand aan de high performance vloeibare chromatografie analyse, derivatiseren van de monsters met Edman's reagentia in de chromatografie flacons.

Meng de 400 microliter van het monster met 400 microliter van derivatisatie reagens. Houd de monsters op 60 graden gedurende 15 minuten. Neutraliseer na het verwarmen de monsters met 225 microliters TFA-oplossing en wacht een paar minuten om het monster af te koelen tot kamertemperatuur.

Gebruik HPLC-analyse om de concentratie van de dipeptide-oplossing voor en na de adsorptie te bepalen. Start de analyse van de monsters met de nodige voorwaarden die door de software worden ingesteld. De afhankelijkheden van adsorptie van de concentratie van het evenwichtsdiptide na adsorptie, adsorptie isothermen dienovereenkomstig aan de verkregen experimentele gegevens werden uitgezet.

De metingen van dipeptide adsorptie waren gegevens verwerkt met behulp van de Henry model. De evenwichtsbindende constante werd verkregen uit de helling van de afhankelijkheid van dipeptide adsorptie op de dipeptide evenwichtsconcentratie. De van't Hoff vergelijking werd gebruikt voor het bepalen van de standaard Gibbs vrije energie voor elke temperatuur.

Plot in een grafiek van vrije energie versus temperatuur, bepaalden we de enthalpy als onderschepping van de lineaire grafiek met een vrije energie-as voor dipeptide. De verandering in entropie voor elke temperatuur werd bepaald van de fundamentele vergelijking. De berekende waarden van evenwichtsbindingsconstante, standaard Gibbs vrije energie, enthalpy en entropie voor dipeptide worden voorgesteld in lijst één.

Adsorptie isotherm constructie van uitputting gegevens blijft de meest beschikbare methode die niet vereist dure opstellingen, het verstrekken van uitputtende fysisch-chemische gegevens voor letterlijk elke oplosbare sorbate. In combinatie met spectroscopische of computergebaseerde gegevens kan het fundamentele structurele kenmerken van complex gedrag van biomoleculen onthullen bij het contact met de anorganische nanodeeltjes.