Синтез, монтаж, и характеристика монослоя охраняемые пленок золота наночастицы для Белки электрохимии монослоя

Общая цель следующего эксперимента заключается в синтезе стабилизированных алкилатами наночастиц золота, известных как монослойные защищенные кластеры или МПК, и сборке этих материалов в тонкопленочные сборки, которые используются в качестве абсорбционной границы для монослойной электрохимии белка азарина. Это достигается за счет защиты коллоидов золота органическими лигандами для создания наночастиц золота, окруженных пленкой алкан-фолата. Затем МПК прикрепляются к золотым и стеклянным подложкам и объединяются в тонкие многослойные ковалентно связанные пленки, рост которых отслеживается с помощью оптических и электрохимических измерений, а также микроскопии поперечного сечения.

Затем на границе раздела абсорбируется азарин, переносящий электроны, и выполняется циклическая сводная телеметрия для электрохимии монослоя белка. Результаты показывают, что границы раздела пленки МПК, созданные в результате этой процедуры, позволяют проводить более оптимизированный электрохимический анализ белка адсорбции на основе пленки ПДК, обеспечивая более однородную адсорбционную границу раздела и быструю кинетику переноса электронов, в которой отсутствует традиционная зависимость от расстояния. Основное преимущество этого метода по сравнению с традиционной электрохимией белков заключается в том, что электроды, модифицированные пленками наночастиц, обеспечивают абсорбционную границу, что приводит к более идеальному электрохимическому поведению, измеряемому с помощью циклической фотометрии.

Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку синтез включает в себя важные визуальные подсказки, в то время как построение и характеристика фильма включает в себя множество сложных этапов и аналитических методов. Пленки NPC могут быть собраны на модифицированных золотых электродах или предметных стеклах с использованием метода погруженного цикла чередования слоев ПДК и связывающих молекул. И, следовательно, эти слои можно отследить электрохимически или оптически до желаемой толщины пленки.

Для синтеза золотых кластеров под вытяжным шкафом с соответствующей вентиляцией начните с растворения 1,1 грамма тетраоксида бромида аммония в 30 миллилитрах толуола, растворите 0,38 грамма гидроида натрия бора примерно в 20 миллилитрах 18 мегаом ультраочищенной воды и дайте ей остыть на льду не менее 30 минут. Затем количественно перенесите раствор воды для тетрахлорорации водорода в раствор толуола тетраидида бромида аммония, используя дополнительные пять миллилитров ультраочищенной воды. Чтобы постепенно перевести водный раствор золота в неводный раствор, слегка закупорьте крышкой и тщательно перемешивайте в течение 30 минут.

Так хорошо перемешиваются жженая оранжевая водная и прозрачная неводная фазы. Переведите прозрачную водную и жженую оранжевую неводную фазы в разделительную воронку. Выбросьте водный слой и сцедите неводный слой в чистую колбу.

Добавьте С шесть и соотношение два к одному к тетрахлороводороду или нормесодержащему неводный раствор. Перемешивайте в течение 30 минут, чтобы образовался золотистый полимер, что обнаруживается изменением цвета с красновато-оранжевого на бледно-желтый, почти бесцветный раствор. Перенесите реакционную смесь на изолированную ледяную баню и охладите до нуля градусов Цельсия не менее 30 минут при количественном помешивании и быстро добавьте охлажденный раствор боргидрида натрия в реакционную смесь с целью восстановления золотого до металлического золота в присутствии бедер.

При добавлении он мгновенно образует густой черный раствор из монослоя защищенных золотых кластеров или ПДК. Перемешайте реакцию в течение ночи при нуле градусов Цельсия на следующий день. Переложите реакционную смесь в разделительную воронку.

Выбросьте водный слой в стакан для отходов и вращайтесь. Выпарить неводный слой толуола почти до полного высыхания, оставив в колбе тяжелый черный осадок. Осадите ПДК путем добавления ацетонитрила и дайте раствору постоять в течение ночи с помощью стеклянной фритты средней пористости с резиновыми фитингами и колбы с боковым оружием с аспиратором.

Соберите ПДК методом вакуумной фильтрации и промойте большим количеством ацетонитрила. После сборки сэндвич-ячейки электрохимическим способом очистите золотую подложку, выполнив циклическую волюционную телеметрию или CV в потенциальных окнах от 0,2 до 0,9 вольт от 0,2 до 1,2 вольт и от 0,2 до 1,35 вольт составляют 100 милливольт в секунду в растворе 0,1 молярной серной кислоты и 0,01 моляра хлорида калия. Измерьте двухслойный зарядный ток очищенной подложки из чистого золота, выполнив CV в стандартных условиях, которые включают потенциальное окно от 0,1 до 0,4 вольт по сравнению с хлоридом серебра, сканированным со скоростью 100 милливольт в секунду в буфере фосфата калия или KPB.

Выбросьте буфер и дважды промойте его ультраочищенной водой и этанолом. Подвергните очищенную золотую подложку воздействию около 300 микролитров пятимиллимолярного раствора C six в этаноле и дайте ему постоять в течение ночи, чтобы образовать заказанный C six Sam. Слейте раствор C six из ячейки и дважды чрезмерно промойте его этанолом и ультраочищенной водой.

Измерьте зарядный ток ЗУР в стандартных условиях. Выбросьте KPB и дважды промойте его ультраочищенной водой и этанолом. Зарядный ток должен быть заметно снижен.

Исходя из измерений голого золота, подвергните модифицированную SAM золотую подложку воздействию около 300 микролитров пятимиллимольного раствора НК в этаноле и дайте ему постоять в течение одного часа, чтобы диспергировать связывающие молекулы НК внутри C six Sam. Откажитесь от раствора НК и дважды обильно и тщательно промойте этанолом и ультраочищенной водой, чем один раз диам-метаном. Подвергните золотую подложку воздействию раствора ПДК метана DIAM с перемешиванием, медленно добавляя в него газообразный азот в течение одного часа.

Это анкерный слой MPC пленочной сборки. Сбросить раствор ПДК и снова последовательно промыть дихлорметаном, ультраочищенной водой и КПБ. Измерьте зарядный ток слоя MPC при стандартных условиях.

Выбросьте KPB и чрезмерно промойте ультраочищенной водой и метаном DIAM. Подвергните золотую подложку воздействию около 300 микролитров пятимиллимолярного раствора НК в метане DIAM с перемешиванием, медленно добавляя в него газообразный азот в течение 20 минут. Выбросьте НК и тщательно промойте метаном DIAM, чтобы нанести второй слой ПДК.

Повторно погрузите пленку в раствор ПДК метана DIAM и дайте ей постоять с перемешиванием, медленно промывая ее газообразным азотом в течение одного часа. Затем снова измерьте зарядный ток слоя MPC в стандартных условиях и снова промойте по той же процедуре. При желании внесите дополнительные слои MPC.

После того, как сетевая пленка MPC будет готова, промойте модифицированную пленкой подложку с помощью KPB для поглощения белка AZ на сборке пленки MPC. Введите около 150 микролитров 5-10 микромолярного раствора AZ в KPB в сэндвич-ячейку E chem и оставьте в холодильнике не менее одного часа. После того как ячейка ЭХМ вернется к комнатной температуре, тщательно промойте ее КПБ, наполните ячейку ЭХМ КПБ КПБ и пропузырите КПБ газообразным азотом в течение 10 минут.

Выполняют монослойные электрохимические исследования типа CV в окне потенциалов от минус 0,25 вольт до 0,25 вольт. Сканирование со скоростью 100 милливольт в секунду в KPB Промойте модифицированное стеклянное стекло 3M PT MS метаном DIAM и поместите его в раствор MPC метана DIAM на один час при перемешивании на вибростенде на низкой скорости. Таким образом, завершается создание первого слоя MPC пленочной сборки путем закрепления MPC на конечных группах каптана ME разумного диапазона.

Тщательно промойте предметное стекло метаном Dior, высушите его газообразным азотом и измельчите УФ-спектр предметного стекла После замачивания предметного стекла в растворе NDT в диаметане. Поместите предметное стекло в раствор MPC на один час, перемешивая на вибростенде на низкой скорости. На этом второй слой ПДК сборки пленки завершен.

Тщательно промойте предметное стекло метаном DIAM, высушите газообразным азотом и измерьте ультрафиолетовый спектр предметного стекла. Поглощение по всему спектру должно увеличиваться по мере того, как дополнительные слои ПДК поглощаются пленочной сборкой. Для крепления пленки ПДК, собранной на модифицированном предметном стекле 3M PT MS, наденьте его на стандартное предметное стекло микроскопа.

Приготовьте для закладки восемь 12 эпоксидной смолы и дайте ей загустеть не менее 12 часов. Наполните пучковую капсулу эпоксидной смолой и переверните ее поверх образца пленки ПДК. Надавите на капсулу так, чтобы пузырь поднялся вверх по верху капсулы, создавая уплотнение между эпоксидной смолой и образцом пленки ПДК.

Дайте ему полимеризоваться не менее 18 часов при температуре 60 градусов Цельсия, а затем охладите установленные предметные стекла до комнатной температуры. Нагрейте смонтированные слайды в течение 20 секунд на литой алюминиевой конфорке при температуре 200 градусов Цельсия для того, чтобы облегчить снятие блока с прикрепленной МПК на быстрой пленке. Вырежьте образец, содержащий пленку, из блока капсулы луча с помощью ювелирной пилы, обрежьте удаленную часть в силиконовой плоской форме стороной ПДК вверх, обращенной внутрь силикона.

Хорошо заполните силиконовую лунку эпоксидной смолой комнатной температуры и дайте ему полимеризоваться не менее 18 часов при температуре 60 градусов Цельсия. Затем вызвать образец до комнатной температуры. Вырежьте тонкие срезы образцов размером от 60 до 80 нанометров на микротоме Leica UCT ultra с помощью алмазного ножа, чтобы вырезать участки перпендикулярно краю ножа, поместите нарезанные срезы на углеродную пленку VAR на медные сетки 400 меш и сделайте TEM-изображения поперечных сечений сборок пленки MPC.

Ниже приведены результаты двухслойного контроля зарядного тока роста пленки ПДК в общей сложности в течение пяти циклов погружения с попеременным воздействием растворов ПДК и НК. Зарядные токи систематически увеличиваются с каждым циклом погружения. Добавляем в пленку слои ПДК.

Вот типичный циклический метод Вольта Грэхема для добавления абсорбции к сборке пленки MPC, собранный с использованием окна потенциала от минус 0,25 до плюс 0,25 вольт, сканируемый со скоростью 100 милливольт в секунду в 4,4 миллимолярном калий-фосфатном буфере. Представлен репрезентативный УФ-видимый спектральный мониторинг роста ПДК-пленки, связанной с диолом, на предметном стекле из модифицированного стекла 3M PT MS. Цикл погружения состоит из воздействия на предметное стекло раствора линкера НК с последующим воздействием раствора ПДК.

Каждое последующее погружение приводит к увеличению толщины пленки и одновременному увеличению абсорбции. На этом рисунке показан анализ поперечного сечения сборки пленки, связанной с DIA, методом просвечивающей электронной микроскопии. На врезке показано типичное ПЭМ-изображение функционализированных МПК гексаметола, используемых в ПЭМ-анализе сборки пленки.

Используя изображение J, я определил, что средний диаметр золотого ядра ПДК составляет около двух нанометров. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как синтезировать, охарактеризовать и собрать золотую узкую пару пленок ПДК, которые выступают в качестве интерфейса для абсорбции и последующего электрохимического анализа окислительно-восстановительных белков. Процесс сборки пленки легко адаптируется за счет манипулирования процедурой синтеза ПДК, а также механизмом связывания внутренних частиц для приспособления к абсорбции разнообразного спектра белков.

Хотя этот метод может дать представление об электрохимии поглощения белка модифицированными синтетическими платформами, он также может быть применен для разработки систем моделирования переноса электронов, схем биосенсорики и синтетических биосовместимых материалов.