Методы самостоятельной интеграции Megamolecular биополимеров на сушильный воздух-LC интерфейс
7 апреля 2017 г.
Способ сушки-индуцированной самостоятельной интеграции megamolecular биополимеров на кристаллической поверхности раздела воздух-жидкость здесь предусмотрено. Эта методика будет полезна не только для понимания макроскопических потенциалов биополимеров, но и в качестве метода оценки для мягких материалов в биомедицинских и экологических областях.
Общая цель данного эксперимента заключается в оценке влияния жидкокристаллического осушающего воздуха или границы воздух-LC на ориентацию мегамолекулярных биополимеров, таких как полисахариды, микротрубочки и ДНК, в виде визуализированного динамического поведения в миллиметровом масштабе. Это сообщение может помочь ответить на ключевые вопросы в области дисперсионной структуры, такие как самоорганизация биополимеров в высыхающей среде, где живые организмы выползли на землю примерно 500 миллионов лет назад. Основное преимущество этой методики заключается в том, что она позволяет делать боковые виды образца во время процесса сушки без сушки в горизонтальной плоскости.
Для начала этой процедуры добавьте 0,5 грамма сакрана в 100 миллилитров воды. Накройте контейнер полиэтиленовой пленкой и размешивайте раствор при температуре примерно 80 градусов Цельсия в течение более 12 часов. Дав растворам сакрана и ксантановой камеди остыть, центрифугируйте раствор сакрана для удаления загрязнений.
Теперь приготовьте 0,5 весового процента раствора тубулина в буфере Бриттона-Робинсона на льду. Смешайте 50 микролитров раствора тубулина с 5 микролитрами GpCpp. Затем инкубируйте раствор при температуре 37 градусов Цельсия в течение трех часов, чтобы получить стабильную микротрубочку или ядро МТ.
После этого смешайте 950 микролитров раствора тубулина и 50 микролитров GpCpp, содержащего раствор тубулина. Затем дайте раствору постоять в течение одного дня при температуре примерно 25 градусов Цельсия, чтобы получить стабильный раствор с содержанием MT 0,5 весового процента. Далее приготовьте раствор ДНК с содержанием 0,5 весового процента и буферный раствор Tris-EDTA.
Храните растворы биополимеров с содержанием 0,5 весового процента при температуре 25 градусов Цельсия для эксперимента по сушке. Вырежьте силиконовый лист соответствующей формы толщиной 1 миллиметр. Соберите открытую ячейку с одной стороны, состоящую из силиконовой прокладки и двух немодифицированных стеклянных стекол.
Зафиксируйте обе стороны ячейки двойными зажимами, чтобы растворы образца не вытекали. Используя наконечник пипетки размером в один миллиметр, медленно добавьте от 100 до 300 микролитров каждого раствора биополимера с содержанием 0,5 весового процента в каждую клетку при температуре примерно 25 градусов Цельсия. Удалите пузырьки воздуха из клетки с помощью иглы для шприца.
Далее поместите ячейки в духовку с циркуляционным циркулятором воздуха на 18 часов при температуре 60 градусов Цельсия под атмосферным давлением для испарения. Направление действия противоположно направлению силы тяжести. Это размещение также применяется к мониторингу последних обзоров.
Используйте галогенную лампу мощностью 100 Вт с источником света с плоской поверхностью на большой площади, чтобы обеспечить прямой видимый свет. Отрегулируйте поляризаторы на 45 градусов и 135 градусов с помощью держателей. Зафиксируйте положение источника света, поляризаторов, предметного столика и камеры с помощью оптической шины и стержня.
Поместите предметный столик между двумя поляризаторами. Затем поместите камеру примерно в 20 сантиметрах от предметного столика, чтобы обеспечить фокусировку. В заданное время, указанное в текстовом протоколе, поместите образцы биополимера между поляризаторами на столик параллельно плоскости XZ и накройте прибор черным занавесом.
Наконец, сфотографируйте образцы с помощью линейных скрещенных поляризаторов с помощью цифровой однообъективной зеркальной камеры со стандартным зум-объективом. Оценивалась самоинтеграция из микродомена в макродомен на границе «осушающий воздух-LC». До высыхания наблюдались яркие участки с пропускаемым светом в рассеянном состоянии.
После сушки область под границей раздела воздух-LC и раствор сакрана становилась высокой, а интенсивность раствора ксантина снижалась при небольших макродоменах. Пространственно-временной анализ показал, что пиковая интенсивность вокруг границы раздела воздушной жидкости и толщина увеличиваются, что указывает на то, что микродомены начинают ориентироваться от границы воздушный-LC и вырастают в домен миллимасштаба, параллельный границе раздела. Поляризационные микроскопические изображения фазы сакрановой жидкости показали одну синюю область, что означает, что сформировался один макродомен.
Фаза жидкости ксантановой камеди показала синие, желтые и розовые области, что означает, что множественные макродомены сформировались с произвольной ориентацией. Перед сушкой решения Sacran и MT показали схожие состояния LC с рассеянными доменами. Во время сушки решение MT подверглось самоинтеграции, и разрозненные домены были интегрированы в единый макродомен.
Раствор ДНК не показал специфической ориентации в жидкой фазе. В летописи сушки сакнава наблюдалось значительное двулучепреломление, а в записи о сушке МТ наблюдались волнистые пучки. Запись о сушке ДНК показала макродомены в форме зерен в произвольных направлениях.
После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области биомедицинской инженерии с использованием биополимеров к изучению визуализации динамики воздушного потока на процессах сушки и смачивания в геометрических подходах.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен метод самоинтеграции мегамолекулярных биополимеров под воздействием высушивания на границе раздела фаз «воздух — жидкокристалл». Данный метод направлен на изучение поведения биополимеров в условиях высыхания, что имеет значение как для биомедицинских, так и для экологических приложений.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Биополимеры
- Мягкие материалы
- Биомедицинское применение
Теоретическая часть
- К мегамолекулярным биополимерам относятся полисахариды, микротрубочки и ДНК.
- Понимание самоорганизации биополимеров имеет решающее значение для различных областей науки.
- В данном исследовании изучается динамика биополимеров в условиях высыхания.
- Данный метод позволяет наблюдать образцы сбоку в процессе высыхания.
Цель исследования
- Оценить влияние границы раздела воздух-ЖК на ориентацию биополимеров.
- Визуализировать динамическое поведение биополимеров на миллиметровом масштабе.
- Изучить вопросы самоорганизации биополимеров.
Используемые методы
- Приготовление раствора сакрана путем растворения 0,5 грамм в 100 миллилитрах воды.
- Перемешивание раствора при температуре приблизительно 80 °C в течение более 12 часов.
- Центрифугирование раствора сакрана для удаления примесей.
- Наблюдение за поведением биополимера в процессе сушки.
Основные результаты
- Была успешно проведена визуализация динамического поведения биополимеров.
- Процесс высыхания повлиял на ориентацию биополимеров.
- Виды сбоку позволили получить уникальные данные о процессе самоинтеграции.
- Данный метод имеет потенциал применения в различных областях.
Выводы
- Метод самоинтеграции, индуцированной высушиванием, эффективен для изучения биополимеров.
- Данный метод позволяет лучше понять поведение биополимеров в естественных средах.
- Будущие области применения могут включать достижения в биомедицинских и экологических исследованиях.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для отрасли
Данный метод позволяет визуализировать самоорганизацию биополимеров мегамолекулярного масштаба на границе раздела воздух-жидкий кристалл в процессе высыхания, что дает представление о поведении мягких материалов, применимом в биомедицинских и экологических целях. Фиксируя пространственно-временные изменения ориентационного порядка при контролируемом испарении, этот подход способствует механистическому снижению рисков на ранних этапах характеризации биополимеров. Данный метод представляет собой масштабируемую безмаркерную платформу для оценки организации биополимеров без нарушения их нативного состояния, что соответствует потребностям валидации мишеней и разработки анализа в рамках исследовательских циклов.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Позволяет исследовать динамику самоорганизации биополимеров в условиях стресса при высыхании, что проясняет функциональные связи между полисахаридами, белками цитоскелета и ДНК.
- Практическая ценность: Предлагает воспроизводимый протокол визуализации сбоку с использованием кросс-поляризованного света для мониторинга интеграции доменов миллимасштаба без появления горизонтальных артефактов высыхания.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: позволяет получать количественные данные о двулучепреломлении и морфологии доменов, которые отражают изменения в молекулярном выравнивании в процессе испарения растворителя.
- Практическая ценность: способствует стандартизации анализа благодаря конструкции кюветы с одним открытым окном и фиксированному положению поляризаторов, что обеспечивает сопоставимость результатов для различных типов биополимеров.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Связывает in vitro процесс самоинтеграции, вызванный высыханием, с естественными процессами дегидратации тканей, предлагая релевантную для изучения заболеваний систему для исследования барьерной функции кожи или сосудистых тканей.
- Практическая ценность: Повышает прогностическую достоверность путем корреляции поведения на границе раздела воздух-жидкость с фазовыми переходами объемного биополимера, наблюдаемыми с помощью поляризационной микроскопии.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод вписывается в рабочие процессы раннего этапа поиска, поддерживая проверку гипотез при валидации мишеней и позволяя подготавливать биополимеры, пригодные для анализа, для последующего скрининга и изучения механизмов действия.
- Открывающая биология (Discovery Biology): способствует проверке гипотез путем визуализации того, как условия высушивания определяют ориентацию биополимеров от микро- до макродоменов, что позволяет оценивать взаимодействие с мишенями в условиях стресса окружающей среды.
- Скрининг: обеспечивает готовность к проведению анализа за счет стандартизированного приготовления растворов сакрана, микротрубочек и ДНК в камерах с контролируемыми условиями окружающей среды.
- Аналитика: предоставляет количественные данные посредством анализа интенсивности и толщины двулучепреломляющих доменов, что позволяет сравнивать кинетику самоинтеграции различных классов биополимеров.
- Трансляционные исследования: обеспечивают преемственность с доклиническими исследованиями путем моделирования вызванных высушиванием структурных изменений, имеющих значение для функции эпителиального барьера или ремоделирования внеклеточного матрикса.
- Корпоративное повторное использование: создает универсальную платформу для оценки стабильности рецептур биополимеров при дегидратационном стрессе, применимую в рамках множества проектов.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: снижает механистическую неопределенность в процессе самосборки биополимеров за счет прямого наблюдения за интеграцией, направляемой интерфейсом воздух-ЖК.
- Практическая ценность: обеспечивает воспроизводимость за счет стандартизированной сборки ячеек, испарения при контролируемой температуре и фиксированного оптического выравнивания.
- Стратегическая ценность: оптимизирует процесс принятия решений о целесообразности выбора биополимера путем раннего прогнозирования структурных результатов, вызванных высушиванием, на этапе поиска.
- Влияние на портфель разработок: позволяет осуществлять приоритизацию кандидатов из биополимеров с учетом рисков, основываясь на их поведении при самоинтеграции и ориентационной стабильности.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с поляризационной микроскопией и биополимерами в условиях контролируемого увлажнения.
- Метод зависит от наличия оптических рельсов, поляризаторов, галогенных источников света и климатических камер для обеспечения стабильного испарения.
- Необходима стандартизация загрузки образцов, удаления пузырьков воздуха и герметизации для предотвращения краевых артефактов в процессе высыхания.
- Адаптация метода для различных модельных систем требует валидации концентрации, совместимости буферов и кинетики нуклеации для каждого биополимера.
- Практические ограничения включают чувствительность к вибрациям, колебаниям влажности, а также необходимость использования условий темнопольной визуализации для предотвращения фотообесцвечивания.
