Förfarande för framställning biofunktionella Nanofiber
Summary
En effektiv metod för framställning av Nanofiber dekorerade med funktionella grupper med förmåga att specifikt interagera med proteiner beskrivs. Den strategi kräver först framställningen av en polymer funktionaliserad med den lämpliga funktionella gruppen. Den funktionella polymeren tillverkas i Nanofiber genom electrospinning. Effektiviteten av bindningen av Nanofiber med ett protein studeras genom konfokal mikroskopi.
Abstract
Electrospinning är en effektiv behandling metod för framställning av Nanofiber dekorerade med funktionella grupper. Nanofiber dekorerade med funktionella grupper kan användas för att studera material-biomarkör interaktioner, dvs fungerar som biosensorer med potential som enda molekyl detektorer. Vi har utvecklat en effektiv metod för att förbereda funktionella polymerer där funktionaliteten har kapacitet att binda specifikt med en modell protein. I vårt modellsystem, är den funktionella gruppen 2,4-dinitrofenyl (DNP) och proteinet är anti-DNP-IgE (Immunoglobulin E). Den funktionella polymeren, α, ω-bi [2,4-dinitrofenyl kapron] [poly (etylenoxid)-b-poly (2-metoxistyren)-b-poly (etylenoxid)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO- CDNP), framställes genom anjonisk levande polymerisation. Den difunktionella initiatorn användes i polymerisationen framställdes genom elektronöverföring reaktion av α-metylstyren och kalium (spegel) metall. Den 2-metoxistyren monomeren tillsattesförst initiatorn, följt av tillsats av den andra monomeren, etylenoxid, och slutligen den levande polymeren avslutades med metanol. Den α, ω-dihydroxi polymer [HO-PEO-P2MS-PEO-OH] omsattes med N-2 ,4-DNP-∈-aminokapronsyra, genom DCC-koppling, vilket resulterar i bildningen av α, ω-bi [ 2,4-dinitrophenylcaproic] [poly (etylenoxid)-b-poly (2-metoxistyren)-b-poly (etylenoxid)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP). Polymererna karakteriserades genom FT-IR, 1 H-NMR och gelpermeationskromatografi (GPC). Molekylviktsfördelningarna hos polymererna var smala (1,1-1,2) och polymerer med molekylvikter större än 50.000 användes i denna studie. Polymererna var gula pulver och lösliga i tetrahydrofuran. Ett vattenlösligt CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / DMEG (dimethoxyethylene glykol) komplexet binder och uppnår steady state bindning med lösning IgE inom några sekunder. Högre molekylvikt (vatten olöslig dvs ca 50.000) CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP polymerer, innehållande 1% enstaka nanorör vägg kol (SWCNT) bearbetades till elektroaktiva Nanofiber (100 nm till 500 nm i diameter) på kiselsubstrat. Fluorescensspektroskopi visar att anti-DNP-IgE interagerar med de Nanofiber genom bindning med DNP funktionella grupperna dekorera fibrerna. Dessa observationer tyder på att på lämpligt sätt funktionaliserade Nanofiber hålla löftet för att utveckla enhetens biomarkör upptäckt.
Protocol
Discussion
I denna rapport har vi presenterat en kraftfull metod för att förbereda biofunktionella Nanofiber. De Nanofiber är inredda till en funktionell grupp som är specifik för en modell protein. Förfarandet och förhållningssätt redovisas i detta meddelande är av allmän karaktär och kan användas för att framställa Nanofiber dekorerade med valfri funktionell grupp. Den anjoniska levande polymerisation är kraftfull metod för att syntetisera kontrollerade polymerstrukturer kovalent kopplade till valfritt antal int…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av NSF HRD-0630456, är en NSF CREST Program och NSF 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).
