Методическая статья

Инжиниринг Признание Молекулярный с Био-мимических Полимеры на одностенных углеродных нанотрубках

DOI:

10.3791/55030

⸱

10 января 2017 г.

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of California Berkeley, 2California Institute for Quantitative Biosciences (QB3), University of California Berkeley

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы представляем протокол для создания коронной фазы флуоресцентных одностенных углеродных нанотрубок (SWNT) ближнего инфракрасного диапазона с использованием амфифильных полимеров и ДНК для разработки сенсоров для молекулярных мишеней без известных элементов распознавания.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Полупроводниковые одностенные углеродные нанотрубки (SWNTs) — это класс оптически активных наноматериалов, которые флуоресцируют в ближнем инфракрасном диапазоне, совпадая с оптическим окном, где биологические образцы наиболее прозрачны. В этой статье мы описываем методы адсорбции амфифильных полимеров и полинуклеиновых кислот на поверхности одностенных углеродных нанотрубок, чтобы спроектировать их коронные фазы и создать новые молекулярные сенсоры для малых молекул и белков. Эти функционализированные датчики одностенных углеродных нанотрубок являются как биосовместимыми, так и стабильными. Полимеры адсорбируются на поверхности нанотрубок либо путем прямой ультразвука одностенных углеродных нанотрубок и полимера, либо путем суспендирования одностенных углеродных нанотрубок с помощью поверхностно-активного вещества с последующим диализом полимера. Флуоресцентное излучение, стабильность и реакция этих сенсоров на целевые аналиты подтверждены с помощью абсорбционной и ближней инфракрасной флуоресцентной спектроскопии. Кроме того, мы демонстрируем поверхностную иммобилизацию сенсоров на предметных стеклах, что позволяет проводить флуоресцентную микроскопию с помощью одной молекулы для определения характеристик адсорбции полимеров и кинетики связывания аналитов.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Одностенных углеродных нанотрубок (ОСНТ) являются атомарно тонкие слои атомов углерода свернутые в длинные, тонкие цилиндры, которые обладают уникальными электронными и оптическими свойствами. 1 Такие свойства включают в себя ширину запрещенной зоны по производству ближней инфракрасной (NIR) флуоресцентное излучение с помощью экситонной рекомбинации , который очень чувствителен к своей локальной среде. Излучение NIR ОСУН попадает в ближней инфракрасной области окна, в котором глубина проникновения света максимальна для биологической ткани. 2,3 Кроме того, ОНТ обладают рядом уникальных особенностей атипичных в отличие от органических флуорофоров: ОНТ проявляют большой сдвиг Стокса, не photobleach, и не мигают. 4 В последнее время эксплуатации этих характеристик привело к развитию ассортимента новых молекулярных сенсоров с приложениями к биологии. 5,6 Unmodified, однако, ОНТ не растворяются в воде, а также получение суспензий индивидуальных однослойных может быть проблемой. 7,8 Bundliнг и агрегации однослойных в растворе может запутать их запрещенной зоны флуоресценции, 2 делает их непригодными для применения зондирования.

Диспергирование отдельных углеродных нанотрубок в водном растворе требует модификации их поверхности для предотвращения агрегации гидрофобность приводом. 9 В то время как ковалентной модификации могут оказывать SWNTs водорастворимым, 10, а также придания специфического связывания химией, дефектные участки в ОНТ решетки уменьшают или уменьшению их флуоресцентное излучение. Вместо этого ОНТ функционализации может быть достигнуто с помощью поверхностно -активные вещества, липиды, полимеры и ДНК 9,11 - 13 , которые адсорбируются на поверхности нанотрубки через гидрофобных и пи-пи - стэкинг - взаимодействий. Полученный в результате химической среды окружающей поверхности функционализованных ОСНТ называют его фазы коронным. Возмущения к фазе коронного может иметь большое влияние на экситонов, движущихся по поверхности нанотрубки, вызывая модуляций к ОНТ плавиковогоценции излучение. Именно эта чувствительная связь между фазой коронного и ОНТ флуоресценции, которые могут быть использованы для разработки новых молекулярных сенсоров путем включения специфических связывающих условий на большой площади поверхности ОНТ. Возмущения к фазе коронного ОНТ при связывании анализируемого вещества может привести к изменениям в локальной диэлектрической среде, перенос заряда, или ввести дефекты решетки, все из которых могут модулировать излучение флуоресценции ОСНТ, чтобы служить в качестве механизма передачи сигнала. 14 Этот подход используется в разработке новых люминесцентных датчиков для обнаружения множества различных классов молекул , включая ДНК, 15,16 глюкозы 17 и малых молекул , таких как АТФ, 18 активные формы кислорода 19 и оксида азота. 20,21 Тем не менее, эти подходы ограничены в том , что они опираются на существование известной связывающей модальности для целевого аналита.

В последнее время, более общим приложениемплотва к проектированию люминесцентных датчиков был разработан с использованием ОСНТ нековалентно функционализированные с амфифильных гетерополимерам, фосфолипидов и полиядерных кислот. Эти молекулы адсорбируются на поверхности углеродных нанотрубок для получения высоко стабильных суспензий индивидуальных однослойных 22 - 25 с уникальной коронных фаз , которые могут специфически связываются белки 26,27 или малые молекулы , в том числе нейромедиатора дофамина. 28 - 30 Инженерная фаза коронным для разгона ОСНТ и специфически связываются целевые аналиты называют коронным фазы молекулярного распознавания (CoPhMoRe). 28 Небольшой размер, низкая токсичность, высокая стабильность и unbleaching NIR флуоресценции датчиков CoPhMoRe ОСНТ делают их отличными кандидатами для зондирования в естественных условиях в течение длительного времени с разрешением измерений. 6 Последние исследования показали , их применение в тканях растений для оптического детектирования химически активного азота и кислорода видов. 31Особенно захватывающее приложение для датчиков CoPhMoRe ОСНТ является возможность свободного ярлыка обнаружения нейромедиаторов , таких как дофамин в естественных условиях, где другие методы, такие как электрохимического зондирования или иммуногистохимии, страдают от недостатка пространственного разрешения, временного разрешения, и специфичности.

Проектирование и обнаруживающие датчики CoPhMoRe SWNT до сих пор сдерживалось размера и химического разнообразия библиотеки диспергаторов, ограничивая вероятность обнаружения датчика для конкретной цели. На сегодняшний день исследователи лишь поцарапали поверхность доступной сопряженного совместного блока, биологических и биомиметические полимеров, которые могли бы служить в качестве функционально активные диспергаторы для датчиков ОСНТ. Здесь мы представляем различные методы для обоих диспергирующих ОСНТ и характеризующие их флуоресценции для высокопроизводительного скрининга и для одного анализа датчика ОНТ. В частности, мы опишем процедуру для однослойных покрытий с oligom полинуклеиновой кислотыERS с использованием прямого ультразвуковую обработку, а также как функционализации ОСНТ с амфифильных полимеров путем обмена поверхностно-активного вещества с помощью диализа. Мы используем (GT) 15 -DNA и полиэтиленгликоль функционализированного с родамина изотиоцианат (РИТЦ-PEG-РИТЦ) в качестве примеров. Демонстрируется использование (GT) 15 -DNA однослойных как датчик CoPhMoRe для обнаружения допамина. И, наконец, мы опишем процедуры выполнения одиночных измерений датчика молекулы, которые могут быть использованы для определения характеристик или одного зондирования молекулы.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Внимание: Пожалуйста, обратитесь все соответствующие паспорта безопасности материала (SDS) перед использованием. Наноматериалы могут иметь дополнительные риски по сравнению с их коллегой сыпучего материала. Используйте все надлежащие практики в области безопасности, включая технические средства контроля (вытяжкой, шум корпуса) и средств индивидуальной защиты (защитные очки, защитные очки, лабораторный халат, полная длина брюк, закрытые носок обуви).

1. Приготовление буферного раствора, сурфактант и растворах полимеров

  1. Получение 100 мМ раствора NaCl
    1. Растворить 584 мг NaCl в 80 мл деионизированной воды. Добавьте деионизированную воду, чтобы довести общий объем до 100 мл.
  2. Приготовление 3% додецилсульфата натрия (ДСН)
    1. Растворить 3 г SDS в 80 мл деионизированной воды. Добавьте деионизированную воду, чтобы довести общий объем до 100 мл.
  3. Получение 2% холата натрия раствор (SC)
    1. Растворить 2 г дернадович холат гидрат в 80 мл деионизированной воды. Добавьте деионизированную воду, чтобы довести общий объем до 100 мл.
  4. Подготовка буфера изображений (1x Трис: 20 мМ Трис, 100 мМ NaCl) ,
    1. Растворить 22.23 г Трис основания и 58,44 г NaCl в 500 мл деионизированной воды с использованием магнитной мешалки и пластины.
    2. Осторожно добавьте концентрированную соляную кислоту до достижения рН 8,1 не будет достигнута.
    3. Добавьте деионизированную воду до достижения конечного объема 1 л
  5. Синтез RITC-ПЭГ-RITC полимера
    1. Растворите амина difunctionalized полиэтиленгликоль (ПЭГ) (5 кДа или 20 кДа, 0,1 моль / л) и родамина изотиоцианат (RITC, 0,2 моль / л) в 1 мл смеси 1: 1 дихлорметана и диметилформамида (ДМФ).
    2. Добавить 0,2 моль / л N, N - диизопропилэтиламин (DIEA).
    3. Через 3 ч осадок с 10-кратным объемом диэтилового эфира с последующей вакуумной фильтрацией.
    4. Растворяться в ДМФ и повторяют эфир осаждения FOLLOср с помощью вакуумной фильтрации.
      Примечание: Другие изотиоцианатные модифицированные молекулы (например, флуоресцеин изотиоцианат, FITC) могут быть прикреплены к ПЭГ или других полимеров аминов модифицированный с использованием аналогичного способа.
  6. Получение пегилированному-ДНК (ПЭГ-ДНК)
    1. Смешайте 100 мкл трис (2-карбоксиэтил) фосфина раствор гидрохлорида (ТСЕР) (0,5 М, рН 7,0) с 44,9 мкл 5'-тиол-модифицированной ДНК (1 мг / 10 мкл в 0,1 М NaCl) и добавляют к 4,855 мл деионизированной воды.
    2. Смесь перемешивают в течение 1 ч.
    3. Растворить 500 мг метоксиполиэтиленгликоль малеинимидом в 5 мл фосфатно-буферного раствора.
    4. Объединить растворы ДНК и ПЭГ (10 мл всего) и перемешивают в течение 24 ч.

2. Подготовка Single нанотрубка (ОСНТ) подвесов

  1. Мытье ОСНТ для удаления катализатора и примеси.
    1. Добавить 200-300 мг немытых однослойных в пластиковую Конта центрифугу трубкиоцен- ками 45 мл деионизированной воды.
    2. Вихревой раствор в течение 2 мин и гомогенат с использованием ванны ультразвукового в течение 5 мин. Обратите внимание , что настройки ультразвукового варьироваться от прибора к прибору, поэтому проверьте , что оптическая плотность раствора возрастает ОСНТ (т.е. чернеет) , чтобы гарантировать , что ОСНТ разгоняясь.
    3. Центрифуга раствор в течение 20 мин при 16100 х г и отбросить супернатант.
    4. Добавить приблизительно 45 мл свежей деионизированной воды.
    5. Повторите шаги 2.1.2-2.1.4 до 8 раз.
    6. Удалить столько воды, сколько возможно быть осторожным, чтобы не нарушить гранулированные ОСНТ и позволить ОНТ гранул высохнуть на воздухе.
  2. Суспензии нуклеиновых кислот однослойных
    1. Растворите нуклеиновых кислот (NA) в 0,1 М NaCl до концентрации 100 мг / мл.
    2. Удалить статическое электричество из одноразовых шпателем, микропробирок и ОНТ запаса с помощью антистатический пистолет. В вытяжном шкафу, добавляют 20 мкл раствора NA 980 мкл 00,1 М NaCl с последующим добавлением 1 мг одностенных углеродных нанотрубок.
    3. С помощью ультразвукового дезинтегратора с наконечником диаметром 3 мм, разрушать ультразвуком раствор в течение 10 мин при амплитуде 40% в бане со льдом.
    4. Центрифуга раствор ДНК-ОНТ ДВАЖДЫ в течение 90 мин при 16100 х г. При использовании ПЭГ-ДНК, очищают из избыток и непрореагировавший ДНК и ПЭГ с использованием 100 кДа спин-фильтр. Добавьте достаточно PBS, чтобы заполнить спин-фильтр и спина при 9300 мкг в течение 1,5 мин, повторите этот шаг мыть 3 раза.
    5. Собрать и сохранить супернатант, соблюдая осторожность, чтобы не нарушить осадок, содержащий CNT пучки и агрегатов. Выбросите осадок в соответствии с институциональными процедурами опасных отходов, пригодных для наноматериалов.
    6. Измерьте оптическую плотность раствора при 632 нм с использованием UV / VIS спектрофотометр для определения приблизительного концентрации взвешенных с использованием однослойных e = 0,036 л / см · мг в соответствии с законом Ламберта-Бера и соответствующий коэффициент разбавления.
  3. Амфифильные полимерные суспензииОСУН
    1. Удалить статическое электричество из одноразовых шпателем, микро центрифужные пробирки и ОНТ складе. В вытяжном шкафу, добавляют 5 мг ОСНТ к 5 мл 2% раствора SC (в качестве альтернативы, раствор ДСН может быть использован).
    2. С помощью ультразвукового дезинтегратора с наконечником диаметром 6 мм, разрушать ультразвуком раствор в течение 1 ч при амплитуде 40% в бане со льдом.
    3. Образец Центрифуга при 150000 мкг в течение 4 ч с использованием ультрацентрифуге и тщательно собирают супернатант.
    4. Растворите 1% вес амфифильного полимера (например, RITC-ПЭГ-RITC) в растворе SC-ОНТ.
    5. Диализировать раствора полимера-SC-ОНТ с применением диализной мембраны 3,5 кДа против 1 л деионизированной воды или буфера в течение 5 дней. Изменение в воду или буфер, после того, как часа 2 и ч 4. Больший диализ мембрана может быть использована, при условии, что она обеспечивает возможность удаления поверхностно-активного вещества выбора, но сохранение как ОНТ и амфифильного полимера.
    6. Измеряют поглощение раствора при 632 нм с использованием UV / VIS спектрофотометр для определенияпримерную концентрацию взвешенных с использованием однослойных e = 0,036 л / см * мг в соответствии с законом Ламберта-Бера и соответствующий коэффициент разбавления.

3. Подготовка поверхности Прикол ОСНТ Датчики

  1. Приготовление БСА-биотин и растворов NeutrAvidin
    1. Растворите 10 мг лиофилизованного БСА-биотин в 1 мл деионизированной воды, чтобы сделать 10 мг мл маточного раствора / и хранят при температуре 4 ° С.
    2. Растворите 10 мг NeutrAvidin белка (СЧА, дегликозилированную авидин белка) в 2 мл деионизированной воды, чтобы сделать 5 мг / мл маточного раствора. Храните аликвоты при -20 ° C. Размороженные аликвоты можно хранить в течение нескольких дней при температуре 4 ° C.
  2. Подготовка БСА-биотин микроскопа с покрытием слайды
    1. Очистить стекло микроскопа и 0,17 мм покровного стекла (или в случае необходимости для объектива микроскопа) с деионизированной водой, после чего метанол, ацетон и окончательной промывки деионизированной воды.
    2. Создание каналов путем размещения нескольких кусков двусторонней клейкой ленты примерно 5 мм друг от друга на чистом стекле микроскопа. Уплотнение каналов, принимая долго покровного стекла и нажав его на верхней части двухсторонней ленты. Убедитесь, что он сосредоточен на предметном стекле микроскопа, так что края покрытия скольжения и скольжения не на одном уровне.
    3. Добавьте 100 мкл БСА-биотин маточного раствора до 900 мкл 1х буфера Трис до конечной концентрации 1 мг / мл.
    4. Поток 50 мкл БСА-биотин раствора в канал с помощью пипетки раствор в один конец и затекания прочь решение на другой с помощью ткани. Инкубировать в течение 5 минут, а затем 3-5 промываний с 50 мкл 0,1 М NaCl.
    5. Развести 40 мкл 5 мг / мл СЧА фонда в 960 мкл 1х буфера Трис до конечной концентрации 0,2 мг / мл.
    6. Поток 50 мкл раствора СЧА в канал с помощью пипетки раствор в один конец и затекания прочь решение на другой с помощью ткани. Выдержите в течение 2-5 минутс последующим 3-5 промываний с 50 мкл 0,1 М NaCl.
    7. Разбавляют растворы взвешенных одностенных углеродных нанотрубок в буфере изображений до концентрации 1-10 мг / л и 50 потока мкл раствора в канал и инкубировать в течение 5 мин.
    8. Осторожно смыть избыток ОСНТ с использованием 50 мкл буфера для формирования изображения.
  3. Приготовление APTES силанизированы микроскопа
    Примечание: APTES силанизированы слайды позволяют способ иммобилизации отрицательно заряженной ДНК-обернутый ОСНТ на поверхность стеклянной подложки.
    1. Приготовьте 10% -ный раствор (3-аминопропил) триэтоксисиланом (APTES) в этаноле.
    2. Используя каналы, выполненные с помощью шагов, описанных в 3.2.2, поток в 100 мкл 1х буфера Трис.
    3. Промойте канал с раствором APTES и инкубировать в течение 5 мин. Мытье с буфером 1x Трис.
    4. Разбавляют растворы взвешенных ДНК-одностенных углеродных нанотрубок в буфере изображений до концентрации 1-10 мг потока / Land 50 мкл раствора в канал и incubели в течение 5 мин.
    5. Осторожно смыть избыток ОСНТ с использованием 50 мкл буфера для формирования изображения.

4. флуоресцентная спектроскопия и микроскопия ОСНТ Датчики

  1. Nir флуоресцентной микроскопией
    1. Выполните снимки поверхности иммобилизованных ОСНТ с использованием лазерного возбуждения и инвертированного микроскопа, оборудованное массив датчиков InGaAs для работы с изображениями.
    2. Прямой лазерный луч, чтобы войти в задней подсветкой порт инвертированного микроскопа с помощью зеркал на регулируемых кинематических опор и пару почтовых монтажа ирисов, установленных на высоте порта. Убедитесь, что луч ровная и прямая, подтвердив, что проходит через обе ирисы при размещении между последующими зеркалами и перед входом в порт освещения. При необходимости, отрегулируйте высоту луча с помощью узла перископа. Удалите все тепловые фильтры короткого проходят по освещенности порта, который ослабило бы луч.
    3. Вставьте соответствующий фильтр куба в микроскопчтобы отражать свет возбуждения в объективное и собирать излучение света. Это , как правило , состоит из дихроичного фильтра длинный пас с обрезанием выше длины волны возбуждения, (например, 750 LP) и излучения длиной фильтром (например, 850 LP) для дальнейшего уменьшения рассеянного света возбуждения от удара датчика. Кроме того, фильтр эмиссии может быть выбран, чтобы быть избирательным для эмиссии однослойных конкретного хиральности.
    4. Выполните точную регулировку выравнивания луча путем вставки соответствующего выравнивания куба, заменяющего цели с двумя смещенными, матовыми дисками, содержащими 1 мм микроотверстий. Совместите луч в центре обеих нижних и верхних дисков выравнивания.
    5. Приложить массив датчиков InGaAs 2D к порту бокового обзора микроскопа с помощью соответствующего адаптера и объектив 0.5x, если это необходимо, чтобы приспособить размер сенсора.
    6. Использование нефти погружения цели 100X (1.4 NA), применяются флуоресценции свободное погружение масло и поместить IMMOBIтрализованную образец ОНТ на столик микроскопа.
    7. Поднимайте цель пока нефтяные контакты в нижней части покровного стекла (# 1,5, толщина 170 мкм). Внесите изменения в объективном воротник в случае необходимости для условий обработки изображений, например, температуры, толщины стекла и т.д.
    8. Медленно поднимите цели с источником возбуждения на и контролировать сигнал флуоресценции камеры InGaAs. Интенсивность флуоресценции должна постепенно возрастать по мере фокальной плоскости приближается к поверхности и иммобилизованные датчики приходят в фокус.
  2. Nir флуоресцентной спектроскопии
    Примечание: Флуоресцентная спектроскопия может быть выполнена с использованием тех же настройки микроскопа, но направляя собранный свет из тела микроскопа и в спектрометре и InGaAs детектор линейный массив.
    1. Используя кинематические опоры и зеркала рассчитаны на NIR, направлять световой путь к входной щели спектрометра. Фокусируют свет вниз к поинт на входную щель с помощью фокусирующей линзы (например, плоско-выпуклая, F = 150 мм). Это выравнивание достигается путем ослабления мощности лазера на <1 мВт и замена объектива микроскопа с «зеркалом 1 и с использованием светофильтров 50:50 светоделительная. Возбуждающий свет будет затем покидают корпус микроскопа через выпускное отверстие и может использоваться для регулировки зеркала и линзы для фокусировки луча на входную щель.
    2. После замены объектива микроскопа и длинный фильтр нижних частот, поместите луночного планшета на сцену и записывать спектры образца в фокусе с помощью спектрометра и InGaAs массив.
  3. Измерение обратимой реакции (GT) 15 ДНК-ОСНТ до допамина
    1. Датчик Маунт покрытием каналов на столик микроскопа и привести в фокус с использованием объектива масла 100X и InGaAs камеру. Добавляют 50 мкл 100 мкМ раствора дофамина в фосфатном буферном растворе (PBS) в проточном канале и записиизменение интенсивности флуоресценции.
    2. Промывают раствор дофамина с использованием фосфатно-солевом буферном и наблюдать изменение флуоресценции отдельных датчиков ОСНТ.
  4. Хорошо пластина скрининга для аналита реакции однослойных датчиков
    Примечание: Скрининг различных аналитов может быть выполнена с использованием прозрачной луночного планшета, регулировали с помощью моторизованного столика. Идеальная пластина хорошо является прозрачным для видимого и ИК и имеет черные боковые стенки, чтобы свести к минимуму перекрестные помехи между скважинами.
    1. Пипетка равные объемы взвешенных датчика ОСНТ (например, 5 мг / л концентрация) в каждую лунку, достаточно , чтобы покрыть дно колодца равномерно, то обычно> 100 мкл для 96-луночного планшета и> 30 мкл для 384-луночного планшета ,
    2. Пипетировать аналитов (например, 2 мкл, 100 мкМ конечный объем) от скрининга библиотеки в луночные планшеты. Подготовка каждого аналита в трех экземплярах для учета потенциальной ямы к яме вариации, fluctuatИоны интенсивности возбуждения или температуры.
    3. Поднимите цель (например, 20X achroplan, 0,45 NA) при мониторинге спектров излучения с помощью спектрометра и InGaAs массив. Оптимальное положение объектива поместит фокальной плоскости примерно в середине объема образца в скважине, которое должно соответствовать максимальному измеренных значений интенсивности.
    4. Для каждого образца скважины, записи 1-10 сек экспозиции для сбора спектра.
    5. Сравнение спектров излучения для каждой лунки с контролем, содержащим только ОСНТ без дополнительных аналита для количественного определения реакции флуоресценции.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ОНТ суспендировали в водном растворе с использованием как поверхностно-активные вещества и амфифильных полимеров путем прямого озвучивания и путем обмена диализом. На рисунке 1 показана ОСНТ, выращенных с использованием карбонила железа , катализируемой метод (HiPCO), подвесить с помощью SC, RITC-PEF20-RITC, и (GT) 15 -DNA. Оптическая плотность одностенных углеродных нанотрубок с ДСН (или полимер) , резко возрастает после обработки ультразвуком и уменьшается п...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ОНТ легко суспендируют в водном растворе с помощью прямого озвучивания с SDS или одноцепочечной ДНК, как показано увеличением оптической плотности, представленной коллоидной дисперсии полученного ОНТ-полимера гибрид. SDS и оцДНК рассеивает и растворяет пучки одностенных углеродных нанотрубок путем адсорбции на поверхности ОНТ через гидрофобных или пи-пи-взаимодействий. Кроме того, другие полимеры, такие как геномную ДНК, амфифильных полимеров, конъюгированных полимеров и липидов, могут адсорбироваться на поверхности одн...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта работа была поддержана премией Burroughs Wellcome Fund Career Award в Scientific Interface (CASI), грантом Фонда Саймонса и грантом для молодых исследователей Фонда исследований мозга и поведения.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
хлорид натрияFisher ScientificS271-1
додецилсульфат натрияSigma AldrichL6026
гидрат холатанатрия Sigma AldrichC6445
трис основание (основание Тризма)Sigma Aldrich93362
соляная кислотаFisher ScientificA144-212
Амин-ПЭГ-амин,NH2-PEG-NH2Nanocs IncPG2-AM-5k
родамин B изотиоцианатSigma Aldrich283924
флуоресцеин изотиоцианатSigma AldrichF7250
дихлорметанSigma Aldrich676853
диметилформамидSigma AldrichD4551
N,N-диизопропилэтиламинSigma AldrichD125806
диэтиловый эфирSigma Aldrich673811
трис(2-карбоксиэтил)фосфина гидрохлоридSigma AldrichC4706 
5'-тиол-модифицированная ДНК Интегрированные DNA Technologies
малеимид метоксиполиэтиленгликоляSigma Aldrich63187
100 кДа спиновые фильтрыMillipore
HiPCO Супер очищенные одностенные углеродные нанотрубкиIntegrisHiPco SuperPurified
фосфат буферный физиологический растворSigma AldrichP5493
антистатический пистолетЦентрифуга MiltyMilty Zerostat 3
Eppendorf5415 D
ультра ультразвуковой аппаратCole ParmerCV18
диализные кассетыThermo scientificSlide-A-Lyzer G2 87722
BSA-биотинThermo scientific29130
белок нейтравидинаThermo scientific31000
(3-Аминопропил)триэтоксисилан (APTES)Sigma Aldrich440140
инвертированный микроскопZeissAxio Observer.Z1
кинематические зеркалаThorLabsKM200-E03
перископThorLabsRS99
иммерсионное маслоZeissImmersol 518f
100X объективZeissПлан-апохромат 100Х масло, 1.4NA, PH3, 420791-9911-000
20X объективZeissN-achroplan 0.45 NA, 420953-9901-000 
защитное стеклоHealthrow ScientificHS159879H
дофамина гидрохлоридSigma AldrichH8502 
инфракрасная 2D матрица камераPrinceton InstrumentsNIRvana инфракрасная 1D сенсорная
матрицаPrinceton InstrumentsPyLoN ИК
nIR спектрографPrinceton InstrumentsSCT-320
плосковыпуклый объективThorLabsLA1384
лунки (стеклянное дно)Corning4580

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Dresselhaus, M. S., Dresselhaus, G., Avouris, P. Carbon Nanotubes. 80, Springer. Berlin Heidelberg: Berlin, Heidelberg. (2001).
  2. O'Connell, M. J., Bachilo, S. M., et al. Band gap fluorescence from individual single-walled carbon nanotubes. Science. 297 (5581), 593-596 (2002).
  3. Wang, F., Dukovic, G., Brus, L. E., Heinz, T. F. The Optical Resonances in Carbon Nanotubes Arise from Excitons. Science. 308 (5723), (2005).
  4. Heller, D. A., Baik, S., Eurell, T. E., Strano, M. S. Single-Walled Carbon Nanotube Spectroscopy in Live Cells: Towards Long-Term Labels and Optical Sensors. Adv Mat. 17 (23), 2793-2799 (2005).
  5. Boghossian, A. A., et al. Near-Infrared Fluorescent Sensors based on Single-Walled Carbon Nanotubes for Life Sciences Applications. Chem Sus Chem. 4 (7), 848-863 (2011).
  6. Kruss, S., et al. Carbon nanotubes as optical biomedical sensors. Adv Drug Del Rev. 65 (15), 1933-1950 (2013).
  7. Girifalco, L. A., Hodak, M., Lee, R. S. Carbon nanotubes, buckyballs, ropes, and a universal graphitic potential. Phys Rev B. 62 (19), 13104-13110 (2000).
  8. Baughman, R. H., et al. Carbon nanotubes--the route toward applications. Science. 297 (5582), 787-792 (2002).
  9. Zheng, M., et al. DNA-assisted dispersion and separation of carbon nanotubes. Nature Materials. 2 (5), 338-342 (2003).
  10. Banerjee, S., Hemraj-Benny, T., Wong, S. S. Covalent Surface Chemistry of Single-Walled Carbon Nanotubes. Adv Mat. 17 (1), 17-29 (2005).
  11. Moore, V. C., et al. Individually Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes in Various Surfactants. Nano Letters. 3 (10), 1379-1382 (2003).
  12. Tu, X., Zheng, M. A DNA-based approach to the carbon nanotube sorting problem. Nano Research. 1 (3), 185-194 (2008).
  13. Mangalum, A., Rahman, M., Norton, M. L. Site-Specific Immobilization of Single-Walled Carbon Nanotubes onto Single and One-Dimensional DNA Origami. J Am Chem Soc. 135 (7), 2451-2454 (2013).
  14. Monopoli, M. P., Åberg, C., Salvati, A., Dawson, K. A. Biomolecular coronas provide the biological identity of nanosized materials. Nature Nano. 7 (12), 779-786 (2012).
  15. Jeng, E. S., Moll, A. E., Roy, A. C., Gastala, J. B., Strano, M. S. Detection of DNA Hybridization Using the Near-Infrared Band-Gap Fluorescence of Single-Walled Carbon Nanotubes. Nano Letters. 6 (3), 371-375 (2006).
  16. Yang, R., et al. Carbon Nanotube-Quenched Fluorescent Oligonucleotides: Probes that Fluoresce upon Hybridization. J Am Chem Soc. 130 (26), 8351-8358 (2008).
  17. Yum, K., Ahn, J., McNicholas, T., Barone, P., Mu, B. Boronic acid library for selective, reversible near-infrared fluorescence quenching of surfactant suspended single-walled carbon nanotubes in response to glucose. Acs Nano. 6 (1), 819-830 (2011).
  18. Kim, J. H., et al. A Luciferase/Single-Walled Carbon Nanotube Conjugate for Near-Infrared Fluorescent Detection of Cellular ATP. Ange Chem Int Ed. 49 (8), 1456-1459 (2010).
  19. Jin, H., et al. Detection of single-molecule H2O2 signalling from epidermal growth factor receptor using fluorescent single-walled carbon nanotubes. Nat Nano. 5 (4), 302-309 (2010).
  20. Kim, J. H., et al. The rational design of nitric oxide selectivity in single-walled carbon nanotube near-infrared fluorescence sensors for biological detection. Nat Chem. 1 (6), 473-481 (2009).
  21. Giraldo, J. P., et al. Plant nanobionics approach to augment photosynthesis and biochemical sensing. Nat Mat. 13 (4), 400-408 (2014).
  22. Samanta, S. K., et al. Conjugated Polymer-Assisted Dispersion of Single-Wall Carbon Nanotubes: The Power of Polymer Wrapping. Acc Chem Res. 47 (8), 2446-2456 (2014).
  23. Zou, J., et al. Dispersion of Pristine Carbon Nanotubes Using Conjugated Block Copolymers. Adv Mat. 20 (11), 2055-2060 (2008).
  24. Zheng, M., et al. Structure-Based Carbon Nanotube Sorting by Sequence-Dependent DNA Assembly. Science. 302 (5650), (2003).
  25. Strano, M. S., et al. Understanding the Nature of the DNA-Assisted Separation of Single-Walled Carbon Nanotubes Using Fluorescence and Raman Spectroscopy. Nano Lett. 4 (4), 543-550 (2004).
  26. Bisker, G., et al. Protein-targeted corona phase molecular recognition. Nat Comm. 7, 10241(2016).
  27. Nelson, J. T., et al. Mechanism of Immobilized Protein A Binding to Immunoglobulin G on Nanosensor Array Surfaces. Anal Chem. 87 (16), 8186-8193 (2015).
  28. Zhang, J., et al. Molecular recognition using corona phase complexes made of synthetic polymers adsorbed on carbon nanotubes. Nat nanotechnol. 8 (12), 959-968 (2013).
  29. Kruss, S., et al. Neurotransmitter detection using corona phase molecular recognition on fluorescent single-walled carbon nanotube sensors. J Am Chem Soc. 136 (2), 713-724 (2014).
  30. Salem, D. P., et al. Chirality dependent corona phase molecular recognition of DNA-wrapped carbon nanotubes. Carbon. 97, 147-153 (2016).
  31. Giraldo, J. P., et al. A Ratiometric Sensor Using Single Chirality Near-Infrared Fluorescent Carbon Nanotubes: Application to In Vivo Monitoring. Small. 11 (32), 3973-3984 (2015).
  32. Karousis, N., Tagmatarchis, N., Tasis, D. Current Progress on the Chemical Modification of Carbon Nanotubes. Chem Rev. 110 (9), 5366-5397 (2010).
  33. Movia, D., Del Canto, E., Giordani, S. Purified and Oxidized Single-Walled Carbon Nanotubes as Robust Near-IR Fluorescent Probes for Molecular Imaging. J Phys Chem C. 114 (43), 18407-18413 (2010).
  34. Cognet, L., et al. Stepwise quenching of exciton fluorescence in carbon nanotubes by single-molecule reactions. Science. 316 (5830), 1465-1468 (2007).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи