Verfahren zur Herstellung Biofunktionelle Nanofasern
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
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
- 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).
