Proceduren til fremstilling Biofunctional nanofibers
Summary
En effektiv fremgangsmåde til fremstilling af nanofibers dekoreret med funktionelle grupper i stand til specifikt at interagere med proteiner er beskrevet. Den fremgangsmåde kræver først fremstillingen af en polymer funktionaliseret med en passende funktionel gruppe. Den funktionelle polymer fremstilles i nanofibers ved electrospinning. Effektiviteten af bindingen af nanofibers med et protein er undersøgt ved konfokal mikroskopi.
Abstract
Electrospinning er en effektiv behandling fremgangsmåde til fremstilling af nanofibers dekoreret med funktionelle grupper. Nanofibers dekoreret med funktionelle grupper kan anvendes til at studere materiale-biomarkør interaktioner, dvs fungerer som biosensorer med potentiale som enkelt molekyle detektorer. Vi har udviklet en effektiv fremgangsmåde til fremstilling af funktionelle polymerer, hvor funktionalitet er evnen til specifikt at binde med en model protein. I vores model system, er den funktionelle gruppe 2,4-dinitrophenyl (DNP) og proteinet er anti-DNP IgE (immunglobulin E). Den funktionelle polymer, α, ω-bi [2,4-dinitrophenyl capronsyre] [poly (ethylenoxid)-b-poly (2-methoxystyren)-b-poly (ethylenoxid)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO- CDNP), fremstilles ved anionisk levende polymerisation. Den difunktionelle initiator anvendes ved polymerisationen blev fremstillet ved elektronoverførsel omsætning af α-methylstyren og kalium (spejlet) metal. Den 2-methoxystyren monomer blev tilsatførste til initiatoren, efterfulgt af tilsætning af den anden monomer, ethylenoxid, og endelig den levende polymer blev afsluttet ved methanol. Den α, ω-dihydroxyl polymer [HO-PEO-P2MS-PEO-OH] blev omsat med N-2 ,4-DNP-∈-aminokapronsyre, ved DCC kobling, hvilket resulterer i dannelsen af α, ω-bi [ 2,4-dinitrophenylcaproic] [poly (ethylenoxid)-b-poly (2-methoxystyren)-b-poly (ethylenoxid)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP). Polymererne blev karakteriseret ved FT-IR, 1H NMR og gelpermeationschromatografi (GPC). De molekylvægtfordelinger af polymererne var smalle (1,1-1,2) og polymerer med molekylvægte større end 50.000 blev anvendt i denne undersøgelse. Polymererne var gule pulvere og opløselige i tetrahydrofuran. En vandopløselig CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / DMEG (dimethoxyethylene glycol) bindes og opnår steady state binding med opløsning IgE inden for få sekunder. Højere molekylvægt (vanduopløselig dvs. ca 50.000) CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP polymerer, indeholdende 1% enkelt væg kulstof-nanorør (SWCNT) blev forarbejdet til elektroaktive nanofibers (100 nm til 500 nm i diameter) på siliciumsubstrat. Fluorescensspektroskopi viser, at anti-DNP IgE interagerer med nanofibers ved binding med DNP funktionelle grupper dekoration fibrene. Disse observationer antyder, at passende funktionaliserede nanofibers lovende for udvikling af biomarkør detektor.
Protocol
Discussion
I denne rapport har vi præsenteret en stærk tilgang til fremstilling biofunctional nanofibers. De nanofibers er indrettede til en funktionel gruppe, der er specifik for en model protein. Proceduren og tilgang rapporteret i denne meddelelse er af generel karakter og kan anvendes til fremstilling af nanofibers dekoreret med nogen funktionel ønskede gruppe. Den anioniske levende polymerisation er kraftfuld metode til at syntetisere kontrollerede polymerstrukturer kovalent forbundet til et vilkårligt antal interessante …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af NSF HRD-0630456, en NSF CREST Program og NSF er DMR-0.934.142.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Sodium Metal | Sigma-Aldrich | 282065 |
| Benzophenone | Sigma-Aldrich | 239852 |
| 2-methoxystyrene | Sigma-Aldrich | 563064 |
| Tetrahydrofuran | Sigma-Aldrich | 178810 |
| Chlorobenzene | Sigma-Aldrich | 319996 |
| Single walled CNTs | Sigma-Aldrich | 704113 |
| Polystyrene | Sigma-Aldrich | 81416 |
| Silicon Wafers | Silicon Quest Int’l | 720200 |
| Zeiss FESEM | Carl Zeiss Inc. | Ultra 60 |
| Probestation with Bausch & Lomb MicroZoom II High Performance Microscope | Bausch and Lomb | |
| Leica Scanning Confocal System | Leica Microsystems | TCS SP2 |
| Sub-femtoamp Remote Sourcemeter | Keithley Instruments | 6430 |
| Autoranging Digital Multimeter | Keithley Instruments | 175A |
| Syringe Pump | Chemyx Inc. | Fusion 200 |
| Zeiss Optical Microscope | Carl Zeiss Inc. | Zeiss/Axiotech |
References
- Sannigrahi, B., Sil, D. Synthesis and Characterization of α,ω-bi[2,4-dinitrophenyl (DNP)] poly(2-methoxystyrene) Functional Polymers. Preliminary Evaluation of the Interaction of the Functional Polymers with RBL Mast Cells. Journal of Macromolecular Science, Part A. 45, 664-671 (2008).
- Gordon, K., Sannigrahi, B. Synthesis of Optically Active Helical Poly(2-methoxystyrene). Enhancement of HeLa and Osteoblast Cell Growth on Optically Active Helical Poly(2-methoxystyrene) Surfaces. Journal of Biomaterials Science. 2, 2055-2072 (2009).
- Baird, E. J., Holowka, D. Highly Effective Poly(Ethylene Glycol) Architectures for Specific Inhibition of Immune Receptor Activation. Biochemistry. 2, 12739-12748 (2003).
- Ramakrisna, S., Fugihara, K., Lim, W. -. E., Ma, Z. . Introductions to Electrospinning and Nanofibers. , (2005).
- Kameoka, J., Craighead, H. G. Fabrication of Oriented Polymeric Nanofibers on Planar Surfaces by Electrospinning. Applied Physics Letters. 83, 371-3773 (2003).
- Ramakrishna, S., Lala, N. L. Polymer Nanofibers for Biosensor Applications. Topics in Applied Physics. 109, 377-392 (2007).
- Reuven, D., Sil, D. Archetypical Conductive Polymer Structure for Specific Interaction with Proteins. Journal of Macromolecular Science Part A: Pure and Applied Chemistry. , (2012).
- Ogunro, O., Karunwi, K. Chiral Asymmetry of Helical Polymer Nanowire. The Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 704-707 (2010).
