Przygotowanie próbki w mikrowadze kwarcowej Pomiary adsorpcji białek i mechaniki polimerów

Mikrowaga kwarcowa jest przydatna do wykrywania małych stężeń innego związku i może być stosowana do pytań dotyczących mechaniki miękkiej materii i układów biomateriałów. Główną zaletą jest to, że mikrowaga kwarcowa jest w stanie uzyskać bardzo dokładne informacje dla małych rozmiarów próbek. Podczas wydobywania informacji o właściwościach mechanicznych konieczna jest praca z foliami o odpowiedniej grubości.

Badacze muszą zachować ostrożność, aby zastosować prawidłowe modelowanie filmu podczas analizy. Technika ta doskonale nadaje się do badania szerokiego zakresu systemów materiałowych oraz do zrozumienia, w jaki sposób właściwości mechaniczne materiałów polimerowych reagują na środowisko. Po włączeniu wszystkich niezbędnych urządzeń należy zdjąć moduł przepływowy z platformy studzienki i odkręcić duże skrzydełkowe, aby otworzyć moduł.

Osusz O-ring na module przepływowym strumieniem gazowego azotu i sprawdź, czy O-ring leży płasko. Zamontuj czujnik na O-ringu, umieszczając czujnik powierzchnią czynną do dołu i elektrodą w kształcie kotwy skierowaną w stronę znacznika w module przepływu. Znajdź początkowe częstotliwości rezonansowe czujnika.

Umieść rurkę pompy wlotowej w 1X PBS. Uruchom przepływ pompy zewnętrznej od 25 mikrolitrów na minutę i sprawdź wzrokowo rurkę, aby upewnić się, że płyn przepływa przez rurkę. Pozwól, aby przepływ płynu prawidłowo się zrównoważył przez co najmniej 15 minut.

W oprogramowaniu naciśnij rozpocznij pomiar, aby rozpocząć pomiar i rozpocząć akwizycję danych. Monitoruj wartości częstotliwości i rozpraszania przez co najmniej pięć minut, aby zapewnić stabilną linię podstawową. Zatrzymaj pompę i przenieś rurkę wlotową do roztworu buforowego octanu kolagenu i wznów przepływ płynu.

Zanotuj czas tego wydarzenia do późniejszej analizy. Pozwól, aby nowe wartości częstotliwości i rozpraszania równoważyły się przez osiem do 12 godzin do stabilnej wartości, a następnie zatrzymaj pompę, przesuń rurkę wlotową z powrotem do roztworu 1X PBS i wznów przepływ płynu. Zanotuj czas tego wydarzenia do późniejszej analizy.

Ponownie pozwól, aby nowe wartości częstotliwości i rozpraszania równoważyły się przez 30 minut do stabilnej wartości. Zakończ pobieranie danych pomiaru, a następnie zapisz dane. Najpierw umieść nieizolowany czujnik kwarcowy w uchwycie na próbkę podłączonym do wektorowego analizatora sieci i komputera.

Włącz analizator, aby przyłożyć napięcie oscylacyjne do czujnika i zbierz widmo przewodności odniesienia dla czujnika w powietrzu, a następnie zanurz uchwyt próbki w bezwargowej zlewce o pojemności 100 mililitrów wypełnionej wodą destylowaną i zbierz widmo przewodności odniesienia dla nieosłoniętego czujnika w wodzie. Włóż małą płytkę krzemową do 0,5-molowego roztworu bromku potasu pod kątem, aby utworzyć suwak dla czujnika kwarcowego podczas etapu wyżarzania, aby zapobiec schodzeniu folii z czujnika. Przygotuj się do nałożenia PEC na powierzchnię czujnika.

Jeśli kompleks PEC jest dwufazowy, ostrożnie wlej do pipety około 0,5 mililitra fazy bogatej w polimery. Utrzymując ciśnienie na gruszce pipety, aby nie dopuścić do przedostania się fazy ubogiej w polimer do pipety, wyciągnij pipetę z roztworu. Wytrzyj zewnętrzną część pipety chusteczką chemiczną.

Dodaj tyle roztworu, kroplami na powierzchnię czujnika kwarcowego, aby całkowicie pokryć powierzchnię. Upewnij się, że w roztworze na powierzchni czujnika nie ma widocznych pęcherzyków. Odwiruj próbkę PEC i natychmiast zanurz czujnik w 0,5-molowym roztworze bromku potasu, aby zapobiec krystalizacji soli na folii.

Pozostaw folię do wyżarzania przez co najmniej 12 godzin. Przenieś czujnik do zlewki wypełnionej wodą destylowaną, aby usunąć nadmiar bromku potasu z folii i tylnej części czujnika. Pozostaw czujnik w roztworze na 30 do 60 minut.

Wykonaj pomiar folii nałożonej na powierzchnię czujnika w powietrzu odnoszącym się do nieosłoniętego czujnika w powietrzu. Poczekaj, aż dane filmu się zrównoważą. Następnie włóż wysuszony siarczan wapnia do 100-mililitrowej zlewki bez warg i zmierz grubość całkowicie suchej warstwy.

Usunąć siarczan wapnia ze zlewki i przepłukać zlewkę wodą destylowaną. Napełnij 100-mililitrową zlewkę bez warg 30 mililitrami wody destylowanej. Włóż mieszadło, aby upewnić się, że woda krąży wokół folii.

W odniesieniu do nieosłoniętego czujnika w wodzie, mierz film w wodzie przez około 30 do 45 minut lub do momentu, gdy dane filmu zostaną zrównoważone. Przygotuj 15 mililitrowy roztwór trzech molowych bromków potasu, odmierzając 5,35 grama bromku potasu do cylindra z podziałką i napełnij do 15 mililitrów wodą destylowaną. Wiruj, aż się rozpuści.

Skieruj folię z dala od miejsca, w którym roztwór bromku potasu jest dodawany do wody, aby film się nie rozpuścił. Dodać roztwór bromku potasu do zlewki z wodą destylowaną w odstępach co 0,1 mola. Upewnij się, że system jest zrównoważony przed dodaniem kolejnego dodatku roztworu bromku potasu.

Po zebraniu wszystkich danych usuń folię z uchwytu i umieść w zlewce z wodą destylowaną. Pozostaw sól na 30 do 60 minut i wysusz folię na powietrzu. W tym badaniu wprowadzenie roztworu kolagenu spowodowało rozpoczęcie wchłaniania białka, co zaobserwowano jako stały spadek częstotliwości i wzrost rozpraszania w czasie, aż gęstość przylegającego kolagenu osiągnie stabilną wartość wyjściową.

Zmiany częstotliwości są skorelowane z masą filmu, a rozproszenie jest skorelowane z rozpraszaniem energii z folii. Do ilościowego uzyskania właściwości lepkosprężystych potrzebny jest model teoretyczny. Analiza lepkosprężysta kolagenu przy użyciu modelu prawa potęgowego pokazuje odpowiednio masę powietrzną, zespolony moduł ścinania i kąt fazy lepkosprężystej.

Pierwsze 10 godzin wskazuje główny etap adsorpcji kolagenu na powierzchni czujnika, przy czym okres od 10 do 20 godzin pokazuje etap równowagi przed płukaniem buforu przeprowadzonym po 20 godzinach. Poniżej znajduje się wykres lepkosprężystego kąta fazowego i zespolonego modułu ścinania w ogólnym zakresie próbek mierzonych za pomocą QCM. Zielona linia wskazuje liniową zależność między tymi dwiema właściwościami.

Wykres ten pokazuje, w jaki sposób PEC może wykazywać szeroki zakres właściwości mechanicznych w oparciu o stosunek polimeru, wody i soli w układzie. Przygotowanie próbki ma bezpośredni wpływ na wyniki eksperymentu QCM. Zrozumienie, jakie dane chcesz uzyskać z próbki, informuje o tym, jak gruba powinna być próbka.

QCM jest bardzo przydatny do wykrywania procesów środowiskowych i biologicznych. Może również badać zachowanie reologiczne w reżimie wysokiej częstotliwości w celu scharakteryzowania lepkosprężystości materiałów.