Summary

バイオ機能ナノファイバーを製造するための手順

Published: September 10, 2012
doi:

Summary

特にタンパク質と相互作用することができる官能基が飾られたナノファイバーを製造するための効率的なアプローチを説明する。アプローチは、最初に適切な官能基で官能化ポリマーの調製を必要とします。官能性ポリマーは、エレクトロスピニング法によるナノファイバーに加工される。タンパク質とナノファイバーの結合の有効性は、共焦点顕微鏡によって研究されています。

Abstract

エレクトロスピニング法は、官能基で飾られたナノファイバーを製造するための効果的な処理方法である。官能基が飾らナノファイバーは、単一分子検出器のような可能性を秘めたバイオセンサーとして作用すなわち物質のバイオマーカーの相互作用を研究するために利用することができる。我々は、機能性はモデルタンパク質と特異的に結合する能力を持っている機能性ポリマーを製造するための効果的なアプローチを開発しました。我々のモデルシステムでは、官能基は、2,4 – ジニトロフェニル(DNP)とタンパク質である抗DNP IgE(免疫グロブリンE)です。機能性ポリマー、α、ω-ビ[2,4 – ジニトロフェニルカプロン] [ポリ(エチレンオキシド)-b-ポリ(2 – メトキシスチレン)-b-ポリ(エチレンオキシド)](CDNP-PEO-P2MS-PEO- CDNP)は、アニオンリビング重合によって調製される。重合に利用二官能性開始剤は、α-メチルスチレンとカリウム(ミラー)は、金属の電子移動反応によって調製した。 2 – メトキシスチレンモノマーが追加されましたイニシエータに、第一、第二のモノマー、酸化エチレンを付加し、続いて、最後にリビングポリマーをメタノールによって終了されました。 α、ω-ジヒドロキシポリマー[HO-PEO-P2MS-PEO-OH]のα、ω-biの形成をもたらすのDCCカップリングによるN-2 ,4-DNP-∈-アミノカプロン酸、と反応させた[ 2,4 – dinitrophenylcaproic] [ポリ(エチレンオキシド)-b-ポリ(2 – メトキシスチレン)-b-ポリ(エチレンオキシド)](CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP)。ポリマーは、FT-IR、1 H NMRおよびゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって特徴付けられた。ポリマーの分子量分布は狭かった(1.1-1.2)、50,000より大きい分子量を有するポリマーをこの研究で使用されていました。ポリマーは、黄色の粉末及びテトラヒドロフランに可溶であった。水溶性CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / DMEG(dimethoxyethyleneグリコール)複合体は、結合して数秒以内に解IgEと定常状態の結合を実現しています。より高い分子量(約50,000水不溶性IE)より1パーセントを含むP-PEO-P2MS-PEO-CDNPポリマーは、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は、シリコン基板上に電気的に活性なナノファイバー(100 nmの直径が500ナノメートル)に加工した。蛍光分光法は、抗DNP IgEが飾るDNPの官能基の繊維と結合することにより、ナノファイバーと相互作用を示しています。これらの観​​察結果は、適切に官能化されたナノファイバーは、バイオマーカー検出装置を開発するための約束を保持することを示唆している。

Protocol

1。 αの合成、ω-ジヒドロキシポリマー[HO-PEO-P2MS-PEO-OH] 図1に示すように、重合反応器を組み立てます。この実験のための反応器は、標準的なテーパージョイント外側(Chemglass)、三方活栓を持つ2つのフロー制御アダプタ(Chemglass)、および1テフロン攪拌棒を有する2口フラスコ100mlの丸底で構成されています。アダプタA( 図1)は不活性システムに侵入する?…

Discussion

本稿では、生体機能性ナノファイバーを製造するための強力なアプローチを提示している。ナノファイバーは、モデルタンパク質に特異的である官能基に装飾が施されています。この通信で報告された手順とアプローチは、一般的なものであり、所望の任意の官能基が飾られたナノファイバーを調製するために用いることができる。アニオンリビング重合が共有結合し、関心のある特定のバ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、NSFのHRD-0630456によってサポートされていました、NSF CRESTプログラムとNSFは、DMR-0934142です。

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Baird, E. J., Holowka, D. Highly Effective Poly(Ethylene Glycol) Architectures for Specific Inhibition of Immune Receptor Activation. Biochemistry. 2, 12739-12748 (2003).
  4. Ramakrisna, S., Fugihara, K., Lim, W. -. E., Ma, Z. . Introductions to Electrospinning and Nanofibers. , (2005).
  5. Kameoka, J., Craighead, H. G. Fabrication of Oriented Polymeric Nanofibers on Planar Surfaces by Electrospinning. Applied Physics Letters. 83, 371-3773 (2003).
  6. Ramakrishna, S., Lala, N. L. Polymer Nanofibers for Biosensor Applications. Topics in Applied Physics. 109, 377-392 (2007).
  7. Reuven, D., Sil, D. Archetypical Conductive Polymer Structure for Specific Interaction with Proteins. Journal of Macromolecular Science Part A: Pure and Applied Chemistry. , (2012).
  8. Ogunro, O., Karunwi, K. Chiral Asymmetry of Helical Polymer Nanowire. The Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 704-707 (2010).

Play Video

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).

View Video