Estruturas de nível molecular interfacial de polímeros e biomacromoléculas reveladas através de espectroscopia vibracional de geração de frequência de soma

Espectros vibracionais de geração de frequência soma são equipados para investigar interfaces com seletividade interfacial. No entanto, o método de coeficiente fresnel pode ajudar a resolver o efeito de interferência quando existe outra interface. A principal vantagem do SFG é a seletividade interfacial e a sensibilidade da submonolar.

Esta técnica óptica não invasiva é adequada para investir várias interfaces, como redes de líquido sólido, sólido-sólido, líquido-líquido, gás sólido e gás líquido. Sugerimos que os iniciantes obtenham muita prática operando o sistema SFG com a ajuda de especialistas em óptica e do SFG. Não há atalhos.

O SFG não tem sido geralmente reconhecido como técnica poderosa, por isso gostaríamos de atrair mais interesse do público e incentivar mais pesquisadores a aplicar essa técnica. Para começar, prepare cerca de cinco milileiros de uma solução de dois ou 4% por peso de metacrilato poli-2-hidroxietila ou PHEMA em etanol anidro. Mantenha a solução no laboratório três dias antes do uso.

Em seguida, mergulhe quatro prismas de fluoreto de cálcio de grau IR em tolueno anidra analítica por pelo menos 12 horas. Em seguida, mergulhe os prismas em 30 milileiros de etanol e limpe as superfícies com algodão desengordurante por cerca de 10 minutos. Enxágüe o prisma com água ultra pura por dois minutos e seque-os com gás nitrogênio.

Em seguida, coloque os prismas em um limpador de plasma de oxigênio e evacue a câmara. Trate os prismas com plasma de oxigênio por quatro minutos e mantenha-os na câmara até que sejam usados. A preparação do filme deve ocorrer dentro de uma hora após o tratamento plasmá-plasmá-lo.

Neste estudo, para detectar seletivamente a interface da barreira é de grande importância escolher a espessura adequada do filme de acordo com o resultado calculado do modelo de coeficiente fresnal. Quando estiver pronto para preparar os filmes DA PHEMA, fixe um prisma limpo em um suporte prisma em um revestimento de giro e aplique uma gota da solução de PHEMA no etanol ao prisma. Execute o revestr de giro a 1.500 RPM por um minuto para preparar o filme PHEMA.

Cubra prismas tratados com plasma adicional com PHEMA da mesma forma. Anneal os filmes em um forno a vácuo definido para 80 graus Celsius por pelo menos 10 horas. Para realizar o experimento coloque a face revestida do PRISMA do PRISMA em água deionizada.

Aguarde de 10 a 20 minutos e, em seguida, avalie a estrutura phema interfacial nas interfaces de água e prisma com alguma espectroscopia de geração de frequência. Durante o funcionamento do sistema FGS, não deixe o feixe de luz entrar diretamente em seus olhos. Para começar a preparar a solução de fibroina de seda aqueça três litros de carbonato de sódio aquoso molar de 0,02 molar à ebulição.

Ferva 7,5 gramas de casulos de seda Bombyx mori nesta solução enquanto mexe por 30 minutos. Transfira a matéria fibrosa para um recipiente limpo e mexa-a em dois a três litros de água desionizada por oito a 10 minutos três vezes para lavar as moléculas de sericina indesejadas. Seque a matéria fibrosa em um forno a vácuo a 60 graus Celsius por pelo menos 15 horas.

Em seguida, dissolva um grama de fibroin de seda seca e degummed em quatro mililters de 9,3 brometo de lítio aquoso molar. Mexa a solução a 60 graus Celsius por duas horas. Em seguida, coloque a solução de fibroin de seda em um saco de diálise dalton 3.500.

Dilínio a solução contra um litro de água deionizada por três dias, trocando a água três vezes por dia. Uma vez que a diálise esteja completa, armazene a solução de fibroine de seda a quatro graus Celsius. Em seguida, use os métodos descritos anteriormente para limpar um prisma de flúor de cálcio e cobri-lo com um fino filme de poliestireno de uma solução de poliestireno de 3,5% por peso.

Coloque o prisma revestido de poliestireno em contato com a solução de fibroina de seda e examine a interface de fibroin de seda de poliestireno com espectroscopia SFG. Para começar a preparar o duplex oligonucleotídeo, dissolva 10 nanomoles do oligonucleotídeo de uma única cadeia em 0,5 mililitros de água ultrapura. Faça o mesmo pelo oligonucleotídeo de cortesia.

Combine as soluções para obter uma solução de oligonucleotídeo de 10 nanomoles por mililitro duplex. Em seguida, combine dois miligramas de DPPC, dois miligramas de DPPC desuterado, e um mililitro de clorofórmio para obter a solução lipídica. Em seguida, limpo e plasma tratam um prisma de flúor de cálcio como descrito anteriormente.

Conecte este prisma ao porão amostra de um cocho Langmuir-Blodgett. Encha o cocho com água deionizada e baixe uma face do prisma no cocho a um milímetro por minuto. Injete vários microliters da solução lipídica na superfície da água e espere que a pressão da superfície se estabilize a cerca de 12 mililitros por metro.

Em seguida, comece a comprimir a monocameira lipídica a cinco milímetros por minuto. Quando a pressão da superfície atingir 34 mililitros por metro, levante o prisma do cocho a um milímetro por minuto. Em seguida, prepare 500 microliters de uma mistura da solução de oligonucleotídeo duplex e da solução lipídica em uma relação molar de um a 100.

Em seguida, substitua o cocho Langmuir-Blodgett por um recipiente de politefluoretileno cilíndrico cheio de água deionizada. Injete a mistura lipídica de oligonucleotídeo na água até que a pressão da superfície atinja 34 mililitros por metro. Coloque a face revestida de monótona lipídica do prisma em contato com a mistura de oligonucleotídeo lipídida para formar a amostra final.

Avalie os sinais vibracionais de água quiral e aquiral com espectroscopia FSG. Neste primeiro exemplo, a interface entre os hidrogéis PHEMA e o prisma do flúor de cálcio mostrou picos claros e acentuados no espectro SFG. Isso foi atribuído à interface suave entre o flúor de cálcio e o hidrogel.

A interface entre o hidrogel e a água circundante tinha características mais amplas e menos intensas porque as moléculas de água podiam se difundir na maior parte do hidrogel. Aqui, quando a concentração de fibroina de seda estava acima da concentração crítica sobreposta, havia estruturas secundárias quirais detectadas na interface de poliestireno da solução, a menos que o metanol fosse adicionado como um agente indutor. Abaixo da concentração crítica sobreposta, os sinais de SFG quiral foram detectados mesmo sem adicionar metanol indicando que estruturas secundárias ordenadas formavam-se desassistecidos na interface de poliestireno da solução.

No oligonucleotídeo duplex ancorado amostra de bicamada lipídica variando a concentração de íons de cálcio não teve efeito significativo no sinal de água quiral que corresponde principalmente à hidratação posterior da coluna quiral no sulco menor. Em contraste, a concentração de cálcio efetuou fortemente os sinais de água aquirais que correspondem principalmente à camada de água ao redor da cadeia duplex e da bicamada. Sobre tudo isso sugeriu que a coluna quiral da camada de água poderia proteger o oligonucleotídeo de íons de cálcio.

Calcular o coeficiente fresnel e escolher uma espessura de filme apropriada pode resolver problemas de interferência. Se multi-reflexão e refração forem consideradas a distribuição de campo elétrico correta nas interfaces podem ser ajustadas. Existem métodos alternativos que podem ser usados para preparar filmes finos com espessuras desejadas, como o revestimento de passos e a deposição de vapor químico.

A detecção das estruturas superficiais e interfaciais relacionadas à adesão, redução, atrito e outras propriedades pode ajudar os pesquisadores a entender os mecanismos subjacentes e desenvolver novos materiais funcionais. Este método também pode ser aplicado a outros sistemas onde interfaces variadas precisam ser investigadas. No entanto, o meio que você deseja que os feixes de luz se propagam deve ser transparente.