Procedimento per la realizzazione di nanofibre Biofunzionali
Summary
Un approccio efficace per la preparazione di nanofibre decorate con gruppi funzionali in grado di interagire specificamente con proteine è descritto. Il primo approccio richiede la preparazione di un polimero funzionalizzato con gruppo funzionale adeguata. Il polimero funzionale è realizzato in nanofibre da electrospinning. L'efficacia del legame delle nanofibre con una proteina viene studiata tramite microscopia confocale.
Abstract
Elettrofilatura è un metodo di trattamento efficace per la preparazione di nanofibre decorate con gruppi funzionali. Nanofibre decorati con gruppi funzionali possono essere utilizzati per studiare le interazioni materiale-biomarker cioè agire come biosensori con potenziale come rivelatori di singola molecola. Abbiamo sviluppato un approccio efficace per la preparazione di polimeri funzionali dove la funzionalità è la capacità di legarsi specificamente con una proteina modello. Nel nostro sistema modello, il gruppo funzionale è 2,4-dinitrofenil (DNP) e la proteina è anti-DNP IgE (immunoglobuline E). Il polimero funzionale, α, ω-bi [2,4-dinitrofenile caproico] [poli (etilene ossido)-b-poli (2-metossistirene)-b-poli (ossido di etilene)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO- CDNP), viene preparato mediante polimerizzazione anionica vivente. L'iniziatore difunzionale utilizzato nella polimerizzazione è stato preparato mediante reazione di trasferimento di elettroni di α-metilstirene e potassio (specchio) metallo. Il 2-metossistirene monomero è stato aggiuntoprima l'iniziatore, seguita dalla aggiunta del secondo monomero, ossido di etilene, e infine il polimero vivente è stato terminato da metanolo. L'α, ω-dihydroxyl polimero [HO-PEO-P2MS-PEO-OH] è stato fatto reagire con N-2 ,4-DNP-∈-ammino caproico, mediante accoppiamento DCC, causando la formazione di α, ω-bi [ 2,4-dinitrophenylcaproic] [poli (etilenossido)-b-poli (2-metossistirene)-b-poli (ossido di etilene)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP). I polimeri sono stati caratterizzati da FT-IR, 1 H NMR e Gel Permeation Chromatography (GPC). Le distribuzioni di peso molecolare dei polimeri erano strette (1,1-1,2) e polimeri con peso molecolare maggiore di 50.000 è stato utilizzato in questo studio. I polimeri sono stati polveri giallo e solubile in tetraidrofurano. Un solubile in acqua CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / DMEG (glicole dimethoxyethylene) si lega e raggiunge vincolante stato stazionario con la soluzione di IgE nel giro di pochi secondi. Alto peso molecolare (cioè acqua insolubile circa 50.000) CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP polimeri, contenente 1% di nanotubi di carbonio a parete (SWCNT) sono stati trasformati in nanofibre elettroattivi (100 nm a 500 nm di diametro) sul substrato di silicio. Spettroscopia di fluorescenza mostra che anti-DNP IgE interagisce con le nanofibre legandosi con i gruppi funzionali DNP decorare le fibre. Queste osservazioni suggeriscono che nanofibre opportunamente funzionalizzati promettenti per lo sviluppo di rilevamento del dispositivo biomarker.
Protocol
Discussion
In questa relazione, abbiamo presentato un approccio efficace per la preparazione di nanofibre biofunzionali. Le nanofibre sono decorate ad un gruppo funzionale che è specifico di una proteina modello. Il procedimento e l'approccio contenute in questa comunicazione sono di natura generale e può essere utilizzato per preparare nanofibre decorati con qualsiasi gruppo funzionale desiderato. La polimerizzazione anionica vivente è potente metodo per sintetizzare strutture polimeriche controllati covalentemente legati …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da NSF HRD-0630456, un NSF CREST Programma e NSF è 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).
