Artigo de método

Síntese, Assembléia e Caracterização de monocamada Protected Films nanopartículas de ouro para Eletroquímica monocamada Protein

DOI:

10.3791/3441

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4 de outubro de 2011

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1Department of Chemistry, Gottwald Center for the Sciences, University of Richmond, 2Department of Biochemistry and Molecular Biology, Gottwald Center for the Sciences, University of Richmond

Neste artigo

Resumo

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Colóides de ouro Alkanethiolate estabilizado conhecidos como clusters monocamada protegidas (PPM) são sintetizados, caracterizados, e montada em filmes finos como uma interface para a adsorção eletroquímica proteína monocamada de proteína redox simples, como Pseudomonas aeruginosa Azurin (AZ) e citocromo C (Cyt C).

Resumo

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Nanopartículas de ouro coloidal protegidos com ligantes alkanethiolate chamados clusters monocamada protegidos ouro (PPM) são sintetizados e, posteriormente, incorporados em conjuntos de cinema que servem como plataformas de adsorção de proteínas eletroquímica monocamada (PME). PME é utilizada como sistema modelo para estudar propriedades eletroquímicas de proteínas redox, confinando-os a uma plataforma de adsorção em um eletrodo modificado, que também serve como um parceiro redox para transferência de elétrons (ET) reações. Estudos têm demonstrado que as assembleias de nanopartículas de ouro filme desta natureza prever um ambiente mais homogêneo adsorção de proteínas e promover ET sem dependência distância em comparação com os sistemas mais tradicionais modificados com alkanethiol monocamadas auto-organizadas (SAM). 1-3 Neste artigo, PPM funcionalizados com ligantes hexanethiolate são sintetizados usando uma reação Brust modificado 4 e caracterizados com espectroscopia visível (UV-Vis) ultravioleta, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e prótons (1 H) de ressonância magnética nuclear (RMN). MPC filmes são montados na SAM interfaces de eletrodo de ouro modificado usando um "mergulho ciclo" método de camadas alternadas MPC e ditiol moléculas de ligação. Crescimento de filmes em eletrodo de ouro é rastreada eletroquimicamente medindo mudanças para a camada dupla corrente de carga do sistema. Filmes análogos montados em lâminas de vidro modificado silano permitem a monitoração óptica de crescimento de filmes e análise transversal TEM fornece uma espessura estimada. Durante a montagem de filmes, manipulação de protecção ligante MPC, bem como o mecanismo de ligação interpartículas permitir a filmes em rede, que são facilmente adaptáveis, para fazer a interface com a proteína redox ter mecanismo de adsorção diferentes. Por exemplo, Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) pode ser adsorvida hidrofobicamente para ditiol-linked filmes de PPM hexanethiolate e citocromo c (cyt c) pode ser imobilizada eletrostaticamente em um ácido carboxílico modificado MPC camada interfacial. Neste relatório, vamos nos concentrar sobre o protocolo de filmes para o sistema AZ exclusivamente. Investigações envolvendo a adsorção de proteínas em plataformas MPC modificado sintéticos podem ajudar a entender as interações entre biomoléculas e materiais sintéticos, e, conseqüentemente, auxiliar no desenvolvimento de sistemas de biosensor, os sistemas de ET, modelagem e materiais sintéticos biocompatíveis. 5-8

Protocolo

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1. Monocamada Hexanethiolate Protected Síntese Clusters de Ouro

Hexanethiolate funcionalizados monocamada clusters de ouro protegidas (PPM) são sintetizados na sequência de um 1-hexanethiol 02:01 (C6) a razão molar de ouro para produzir uma estrutura média de Au 225 (C6) 75. 4-9 modificações específicas para a reação Brust, como tratamentos tipo de ligante específico, tiol-to-ouro proporções, temperatura e taxa de entrega de reação, ou pós-síntese, 9-11 pode render uma grande variedade de PPM com tamanhos variados e núcleo funcional grupos de proteção, respectivamente. aproximada 4 O MP....

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Discussão

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Eletroquímica monocamada de proteína é uma técnica eficaz usada para estudar as interações entre proteínas redox e sintéticos plataformas de adsorção. A eficácia desta estratégia, no entanto, depende da capacidade de adsorção engenheiro de uma interface com um alto grau de controle de nível molecular. As plataformas baseadas em MPC criado por este protocolo representam plataformas especificamente projetados que são capazes de proporcionar um ambiente mais homogêneo de proteína adsorção 3 e facilitar o ET a um.......

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Divulgações

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Não há conflitos de interesse declarados.

Agradecimentos

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Agradecemos a National Science Foundation (CHE-0847145), eo Henry Dreyfus Professor Scholar-Programa de Prêmios para generosamente apoio a esta pesquisa. Gostaríamos de reconhecer especificamente Christine Davis, Diretor de Microscopia e Imagem do Departamento de Biologia da Universidade de Richmond por sua assistência com transversal de imagem. Um agradecimento especial é dada aos drs. T. Leopold, Case Kanters R., D. Kellogg, R. Miller, e W., bem como, Russ Collins, Phil Joseph, Carolyn Marks, Mandy Mallory e John Wimbush - todos eles fazem iniciação científica possível na Universidade de Richmond. Um pessoal muito obrigado é dado a todos os atuais, passados ​​e fut....

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Materiais

Nome do reagente e equipamentos Companhia Número de catálogo
Brometo de Tetraoctylammonium Sigma-Aldrich 294136
Borohidreto de sódio Sigma-Aldrich 213462
Hidrogênio tetrachloroaurate Sigma-Aldrich 254169-5G
1-Hexanethiol Sigma-Aldrich 234192
Microscópio Eletrônico de Transmissão JEOL 1010
Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear Bruker Avance 300 MHz
Formvar carbono / filme de suporte em malha de cobre (400 mesh) Microscopia Eletrônica de Ciências FCF400-Cu
Substrato de ouro Evaporado metal Films Corp Personalizado
Ag / AgCl eletrodo de referência Microeletrodos, Inc. MI-401F
Potentiostats CH Instruments, Inc. CHI650A, CHI610B
1,9-Nonanedithiol Sigma-Aldrich N29805
(3-mercaptopropyl)-trimetoxissilano Sigma-Aldrich 175617
Espectrofotômetro Visível ultravioleta Agilent 8453
Incorporar resina epóxi 812 Microscopia Eletrônica de Ciências 14120
"00" cápsula Beem Microscopia Eletrônica de Ciências 70000-B
Silicon molde plana Microscopia Eletrônica de Ciências 70900
Faca de diamante Diatome 21 ULE, S12801

Referências

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  1. Loftus, A. F., Reighard, K. P., Kapourales, S. A., Leopold, M. C. Monolayer-Protected Nanoparticle Film Assemblies as Platforms for Controlling Interfacial and Adsorption Properties in Protein Monolayer Electrochemistry. J. Am. Chem. Soc. 130, 1649-1661 (2008).
  2. Vargo, M. L., Gulka, C. P., Gerig, J. K., Manieri, C. M., Dattelbaum, J. D., Marks, C. B., Lawrence, N. T., Trawick,....

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Etiquetas

Monolayer Protected ClustersGold Nanoparticle FilmsProtein Monolayer ElectrochemistryDip Cycle AssemblyUltraviolet Visible SpectroscopyTransmission Electron MicroscopyProton Nuclear Magnetic ResonanceDouble Layer Charging CurrentCyclic VoltammetryAzurin Protein Adsorption

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