Summary

Verfahren zur Herstellung Biofunktionelle Nanofasern

Published: September 10, 2012
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Summary

Ein effizientes Konzept zur Herstellung von Nanofasern mit funktionellen Gruppen, die spezifisch mit Proteinen dekoriert wird beschrieben. Der Ansatz erfordert zunächst die Herstellung eines Polymers mit der entsprechenden funktionellen Gruppe funktionalisiert. Die funktionelle Polymer in Nanofasern durch Elektrospinnen hergestellt. Die Effektivität der Bindung der Nanofasern mit einem Protein durch konfokale Mikroskopie untersucht.

Abstract

Elektrospinnen ist eine effektive Herstellungsverfahren zur Herstellung Nanofasern mit funktionellen Gruppen ausgestattet. Nanofasern mit funktionellen Gruppen ausgestattet kann genutzt werden, um Material-Biomarker Interaktionen dh als Biosensoren mit Potenzial als einzelnes Molekül Detektoren zu untersuchen. Wir haben ein effizientes Verfahren zur Herstellung von funktionellen Polymeren, wo die Funktionalität hat die Fähigkeit zur spezifischen Bindung mit einer Protein-Modell entwickelt. In unserem Modell-System, ist die funktionelle Gruppe 2,4-Dinitrophenyl (DNP), und das Protein Anti-DNP-IgE (Immunglobulin E). Das funktionelle Polymer, α, ω-bi [2,4-Dinitrophenyl Capronsäure] [poly (ethylenoxid)-b-Poly (2-Methoxystyrol)-b-poly (ethylenoxid)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO- CDNP) wird durch anionische lebende Polymerisation hergestellt. Die difunktionellen Initiator bei der Polymerisation verwendet wurde durch Elektronentransfer Reaktion von α-Methylstyrol und Kalium (Spiegel) Metall hergestellt. Das 2-Methoxystyrolmonomer zugegebenerste an den Initiator durch Zugabe des zweiten Monomeren, Ethylenoxid gefolgt, und schließlich das lebende Polymer wurde durch Methanol beendet. Die α, ω-dihydroxyl Polymer [HO-PEO-P2MS-PEO-OH] wurde mit N-2 ,4-DNP-∈-Aminocapronsäure, durch DCC Kopplung, was zur Bildung von α, ω-bi umgesetzt [ 2,4-dinitrophenylcaproic] [poly (ethylenoxid)-b-Poly (2-Methoxystyrol)-b-poly (ethylenoxid)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP). Die Polymere wurden durch FT-IR-, 1 H-NMR-und Gelpermeationschromatographie (GPC) charakterisiert. Die Molekulargewichtsverteilungen der Polymeren waren schmal (1.1-1.2) und Polymere mit Molekulargewichten größer als 50.000 wurde in dieser Studie verwendet. Die Polymere wurden gelbe Pulver und löslich in Tetrahydrofuran. Ein wasserlösliches CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / DMEG (dimethoxyethylene Glykol)-Komplex bindet und erreicht stationären Bindung mit IgE-Lösung innerhalb von wenigen Sekunden. Höherem Molekulargewicht (wasserunlösliche also rund 50.000) CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP Polymere, enthaltend 1% einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (SWCNT) wurden in elektroaktiven Nanofasern (100 nm bis 500 nm im Durchmesser) auf Silizium-Substrat verarbeitet. Fluoreszenz-Spektroskopie zeigt, dass anti-DNP IgE interagiert mit den Nanofasern durch Bindung mit den DNP funktionellen Gruppen Dekoration der Fasern. Diese Beobachtungen legen nahe, dass entsprechend funktionalisierten Nanofasern Versprechen für die Entwicklung Biomarker Detektionseinrichtung halten.

Protocol

Ein. Synthese von α, ω-dihydroxyl Polymer [HO-PEO-P2MS-PEO-OH] Polymerisationsreaktor zusammenzubauen, wie in Abbildung 1 gezeigt. Der Reaktor für dieses Experiment bestehen aus einem 100 ml Rundkolben 2-Hals-Kolben mit einem Einbauschliff Gelenkaußenteil (Chemglass), zwei Flusssteuerung Adaptern mit Hähnen (Chemglass) und eine Teflon-Rührstab. Adapter A (Abbildung 1) wurde verwendet, um Ultrahochreine (UHP) Stickstoff durch das System fließt, um Luft und Feuchtigkeit …

Discussion

In diesem Bericht haben wir einen leistungsstarken Ansatz zur Herstellung biofunktionalen Nanofasern vorgestellt. Die Nanofasern auf eine funktionelle Gruppe, die spezifisch für ein Protein ist Modells eingerichtet. Das Verfahren und die Vorgehensweise in dieser Mitteilung berichtet, ist allgemeiner Natur und können verwendet werden, um Nanofasern mit einem funktionellen Gruppe gewünschten dekoriert vorzubereiten. Das anionische lebende Polymerisation ist leistungsfähiges Verfahren zur kontrollierten Polymerstruktur…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde von NSF HRD-0630456 unterstützt wurde, ist ein NSF CREST-Programm und NSF DMR-0934142.

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

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Cite This Article
Doss, J., Olubi, O., Sannigrahi, B., Williams, M. D., Gadi, D., Baird, B., Khan, I. Procedure for Fabricating Biofunctional Nanofibers. J. Vis. Exp. (67), e4135, doi:10.3791/4135 (2012).

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