Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

إعداد التنسيق المسامية العالية البوليمر طلاء البوليمر على ماكروبوروس كتل لتعزيز إثراء Phosphopeptides

Published: July 14, 2015 doi: 10.3791/52926
Automatic Translation
1, 1,4, 2, 1, 1, 3
1The Molecular Foundry, E. O. Lawrence Berkeley National Laboratory, 2Institute of Chemical Sciences, Bahauddin Zakariya University, 3Department of Chemistry, University of the Balearic Islands, 4Beijing Key Lab of Bioprocess, College of Life Science and Technology, Beijing University of Chemical Technology

Introduction

البوليمرات التنسيق مسامية (PCPs) هي مركبات التنسيق على أساس مراكز المعدنية التي ربطها بروابط العضوية مع تكرار الكيانات تنسيق تمتد في 1 أو 2 أو 3 الأبعاد التي يمكن أن تكون غير متبلور أو بلوري 1-3. في السنوات الأخيرة، وقد اجتذب هذا النوع من مواد مسامية اهتماما واسع النطاق بسبب المسامية العالية، tunability الكيميائية واسعة، واستقرارها. تم استكشافها PCPs لمجموعة من التطبيقات بما في ذلك تخزين الغاز وفصل الغاز، والحفز 3-6، ومؤخرا جدا، وقد وصفت التطبيقات التحليلية الأولى من PCPs 7.

لأن من وظائف الكيميائية والمسامية العالية معززة PCPs بهم استهدفوا لإمكاناتها الضخمة لتحسين عمليات تنقية وفصل الكروماتوغرافي، وتم نشر عدد من التقارير المتعلقة بهذا الموضوع 7-13. ومع ذلك، فإن أداء PCPs ليست حاليا في لequivaleمستوى الإقليم الشمالي مع المواد الكروماتوغرافي القائمة على الأرجح بسبب انتشار سريع من خلال الفراغات بين الجسيمات الكبيرة في سرير معبأة من هذه المواد الصلبة نظرا لمن الأشكال التضاريسية عادة غير منتظمة الشكل من جسيمات أو البلورات. هذه التعبئة وزعت بشكل غير منتظم يؤدي إلى أداء أقل من المتوقع، وكذلك backpressures العمود عالية وغير مرغوب فيها الأشكال التضاريسية ذروة شكل 14،15.

من أجل إيجاد حل لمشكلة انتشار سريع من خلال الفراغات بين الجسيمات وبالتزامن تعزيز أداء PCPs للتطبيقات التحليلية، وتطوير المواد المختلطة على أساس البوليمر متراصة ماكروبوروس 16 الذي يحتوي على PCP على سطح تحفر شأنه يكون مرغوبا فيه. كتل البوليمر هي بذاتها، ومواد واحد من قطعة والتي يمكن أن تحافظ تدفق الحمل الحراري من خلال فوهاتها، مما يجعلها واحدة من البدائل الأكثر فعالية لحبة التعبئة وتم تسويقها بنجاح من قبل عدة ج ompanies 17،18. وعادة ما تستند كتل البوليمر المسامية على البلمرة من مونومر وcrosslinker في وجود porogens، التي عادة ما تكون خليط من ثنائية المذيبات العضوية. المواد التي تم الحصول عليها متجانسة يكون لها هيكل microglobular والمسامية والنفاذية العالية التدفق.

مقاربة بسيطة لتوحيد هذه المواد لإعداد يستند متراصة البوليمر تحتوي على PCP على إضافة مباشرة لPCPs كما تصنيعه في خليط بلمرة متراصة. هذا النهج أدى إلى PCPs دفن معظمهم من داخل سقالة البوليمر، وليس ينشطون لتطبيق مزيد من المواد النهائية 14،15. وهناك حاجة إلى نهج الاصطناعية مختلفة بشكل واضح من أجل، على سبيل المثال، تطوير الأفلام موحدة من PCPs، أو الأطر المعدنية العضوية البلورية (موفس) حيث الغالبية من المسام الموجودة داخل البلورة يمكن الوصول إليها من تحفر من متراصة البوليمر.

ر "> وهنا نحن الإبلاغ عن بروتوكول بسيط لإعداد مادة البوليمر الهجين المعادن العضوية (وزارة الصحة العامة) على أساس دعم البوليمر ماكروبوروس مع مجموعات وظيفية مناسبة لإلحاق PCPs، والتي يمكن تنفيذها بسهولة باعتبارها واحدة قائمة بذاتها متراصة البوليمر من قطعة في شكل عمود مع خصائص الأمثل لتطبيقات التدفق من خلال. ويتبع هذا الإجراء التوليف البوليمر من قبل على أساس حل درجة حرارة الغرفة بسيطة   طريقة لزراعة طلاء PCP على السطح الداخلي للمسام متراصة 19-20. كما في المثال الأول، وصفنا إعداد الحديد (III) benzenetricarboxylate (FeBTC) فيلم التنسيق البوليمر داخل بولي ماكروبوروس (حمض الستايرين divinylbenzene-ميثاكريليك) متراصة. هذه الطريقة فعالة لإعداد المساحيق بكميات كبيرة وكذلك الأعمدة الشعرية وبروتوكول صفها هو للتنفيذ بسهولة لPCPs أخرى. كمثال على إمكانية MOPHs كمواد وظيفية لتدفق throuتطبيقات غ، طبقنا المتقدمة FeBTC وزارة الصحة العامة والتي تحتوي على طلاء كثيف من الحديد (III) مراكز لإثراء phosphopeptides من خليط من البروتين هضم استغلال تقارب ملزمة من phosphopeptides إلى الحديد (III). بروتوكول المتقدمة 21 ويضم ثلاثة أجزاء رئيسية: إعداد الدعم متراصة البوليمرات العضوية ماكروبوروس. نمو طلاء PCP على سطح مسام متراصة. تطبيق لإثراء phosphopeptides.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: قبل البدء، تحقق من كل اوراق البيانات المادية ذات الصلة (MSDSS). العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في إجراءات الاصطناعية وتطبيق سامة. يرجى اتباع جميع ممارسات السلامة المناسبة واستخدام المعدات المناسبة الواقية (معطف المختبر، والسراويل كامل طول والأحذية المغلقة اصبع القدم، ونظارات السلامة والقفازات). الرجاء استخدام جميع معدات الوقاية الشخصية المبردة عند التعامل مع النيتروجين السائل للقياسات امتصاص النيتروجين (قفازات عازلة، درع الوجه).

1. المسامية بوليمر إعداد متراصة في شكل العمود السائبة وشعري

  1. السائبة بوليمر متراصة لتوصيف
    1. تنقية الستايرين، divinylbenzene وحمض ميثاكريليك من خلال عمود من الألومينا الأساسي، من أجل إزالة مثبطات البلمرة. وضع 10 غرام من الألومينا الأساسي في 25 مل حقنة البلاستيك القابل للتصرف مع المكونات من ألياف الصوف الزجاجي معبأة في طرف الحقنة. ترشح حوالي 10 مل من مونومر خلال العمود.
    2. تحميل أحادية (50 ملغ الستايرين، و 100 ملغ divinylbenzene و 50 ملغ حامض ميثاكريليك) والمسام تشكيل كلاء (300 التولوين ملغ و 300 ملغ الأيزو أوكتين) في كوب 1 مل قارورة. إضافة البادئ البلمرة، 4 ملغ من 2،2'-azobisisobutyronitrile (AIBN، 1٪ فيما يتعلق أحادية).
    3. التجانس صوتنة لمدة 10 دقيقة. إزالة الأكسجين المذاب بواسطة محتدما النيتروجين من خلال السائل لمدة 10 دقيقة. ختم غطاء القارورة مع فيلم البارافين وضعه في حمام مائي عند 60 درجة مئوية لمدة 6 ساعات لبلمرة الخليط.
    4. تبرد لدرجة حرارة الغرفة وكسر القارورة بعناية. نقل متراصة البوليمر إلى كشتبان استخراج السليلوز. وضع كشتبان استخراج في غرفة استخراج سوكسليت وتجميعه لقاع القارورة المستديرة التي تحتوي على كمية من الميثانول، وهو لا يقل عن ثلاثة أضعاف حجم الغرفة الاستخراج. تجميع مكثف إلى الجزء العلوي من غرفة الاستخراج. أداء استخراج سوكسليت من الغليان الميثانوللمدة 16 ساعة، وضمان إزالة كاملة من أحادية غير المتفاعل والمسام تشكيل الوكلاء.
    5. بين عشية وضحاها جاف في فرن الفراغ عند 60 ° C. تأكد من وجود مجموعات وظيفية الكربوكسيلية إرفاق PCP بواسطة تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FT-IR). قياس المساحة التي كتبها امتصاص النيتروجين porosimetry.
  2. Functionalization من السيليكا الشعيرات الدموية لإعداد الأعمدة متآلف
    1. قطع 2 م 100 ميكرون معرف السيليكا تنصهر الشعرية المغلفة بوليميد. توصيله إلى كوب 0،25-0،50 مل حقنة وغسل شعري مع الأسيتون. إزالة الأسيتون وذلك بدهن الشعرية بالماء.
    2. من أجل تفعيل طلاء السيليكا الداخلي للالشعرية، واستخدام ضخ حقنة في التدفق على محلول هيدروكسيد الصوديوم 0.2 M مائي عند 0.25 ميكرولتر / دقيقة لمدة 30 دقيقة. شطف مع الماء حتى النفايات السائلة محايد.
    3. استخدام الرقم الهيدروجيني شرائط الورق للتحقق النفايات السائلة درجة الحموضة. من أجل protonate المجموعات silanol من الشعرية، ضخ 0.2 M aqueoحل لنا حمض الهيدروكلوريك من خلال الشعيرات الدموية عند 0.25 ميكرولتر / دقيقة لمدة 30 دقيقة. شطف مع الماء حتى النفايات السائلة محايد. شطف مع الايثانول.
    4. ضخ 20٪ (وزن / وزن) حل الإيثانول من 3- (trimethoxysilyl) بروبيل ميتاكريليت (درجة الحموضة 5 تعديلها مع حمض الخليك) عند 0.25 ميكرولتر / دقيقة لمدة 1 ساعة. في هذه الخطوة، وfunctionalized الشعرية السيليكا مع مجموعة الفينيل من أجل إرفاق متراصة البوليمر إلى السطح الداخلي الشعرية.
    5. شطف مع الأسيتون وجافة في تيار النيتروجين وترك في درجة حرارة الغرفة بين عشية وضحاها قبل الاستخدام. قطع الشعرية إلى قطع أقصر من طول 20 سم.
  3. إعداد الأعمدة متآلف شعري
    1. إعداد خليط البلمرة متطابقة بالنسبة للبوليمر متراصة السائبة (القسم 1.1) في قنينة زجاجية 1 مل مع الحاجز المطاطي. إضافة البادئ 1٪ AIBN فيما يتعلق أحادية. التجانس صوتنة لمدة 10 دقيقة.
    2. تطهير خليط البلمرة مع النيتروجين اقتران السيليكا الشعرية غير functionalizedإلى دفق النيتروجين.
      1. تضاف الشعرية تيار النيتروجين من خلال الحاجز المطاطي من القارورة وتزج به في خليط البلمرة بحيث فقاعات النيتروجين من خلال السائل. ترك غطاء قارورة فضفاضة قليلا لتجنب الضغط الزائد. تطهير لمدة 10 دقيقة.
      2. رفع الشعرية تيار النيتروجين من خليط البلمرة إلى فراغ الرأس من القارورة، وأغلق بإحكام الغطاء. إدراج الشعرية functionalized من خلال الحاجز إلى الخليط البلمرة. الزيادة في الضغط المتولد في الشعرية من خلال النيتروجين حقنها في فراغ الرأس مضخات الخليط البلمرة من خلال الشعيرات الدموية functionalized.
      3. جمع عدة قطرات من مزيج البلمرة من النفايات السائلة من شعري للتأكد من أن يمتلئ بالكامل وإغلاقه مع الحاجز المطاطي. اتخاذ الشعرية من القارورة بعناية فائقة وإغلاق مدخل الشعرية مع الحاجز المطاطي.
    3. بلمرة مزيجالبنية الواردة في الشعيرات الدموية في حمام مائي عند 60 درجة مئوية لمدة 6 ساعات. يبرد في درجة حرارة الغرفة، وقطع بضعة ملليمترات من طرفي الشعرية. إزالة أحادية غير المتفاعل والمسام تشكيل كلاء عن طريق تنظيف العمود مع الأسيتونتريل باستخدام مضخة HPLC في 3 ميكرولتر / دقيقة لمدة 30 دقيقة. تحقق احداهما العمود الشعري.

2. النمو من الحديد benzenetrycarboxylate (FeBTC) PCP

  1. نمو FeBTC وزارة الصحة العامة على بوليمر متراصة السائبة لتوصيف
    1. طحن متراصة المجففة سابقا باستخدام هاون ومدقة.
    2. تزج 100 ملغ من مسحوق متراصة في 5 مل من 2 ملي FeCl 3 · 6H 2 O في الإيثانول لمدة 15 دقيقة. مرشح فراغ باستخدام فلتر النايلون (0.22 ميكرون)، وغسل مسحوق مع الايثانول. تزج مسحوق متراصة في 5 مل من 2 مم حامض 1،3،5-benzenetricarboxylic (BTC) في الإيثانول لمدة 15 دقيقة. مرشح فراغ باستخدام فلتر النايلون (0.22 ميكرون)، وغسل مسحوق مع الايثانول.
    3. كرر الخطوة رقم 2 كما تريد. وسيتم تحديد نمو طلاء المعادن العضوية النهائي من قبل عدد من الدورات التطبيقية. عادة، يتم تنفيذ ما بين 10 و 30 دورات. تأكد من وجود مسام جديدة عن طريق امتصاص النيتروجين porosimetry. قياس كمية من مواقع المعادن إضافية عن طريق التحليل الحراري الوزني (TGA).
  2. نمو FeBTC وزارة الصحة العامة على عمود متجانسة الشعرية لإثراء phosphopeptides
    1. باستخدام مضخة الحقنة. تدفق متراصة الشعرية مع 2 مم FeCl 3 · 6H 2 O في الإيثانول لمدة 15 دقيقة في 2 ميكرولتر / دقيقة. يغسل مع الإيثانول لمدة 15 دقيقة في 2 ميكرولتر / دقيقة. تدفق متراصة الشعرية مع 2 مم BTC في الإيثانول لمدة 15 دقيقة في 2 ميكرولتر / دقيقة. يغسل مع الإيثانول لمدة 15 دقيقة في 2 ميكرولتر / دقيقة.
    2. كرر الخطوة 1 كما تريد. وسيتم تحديد نمو طلاء المعادن العضوية النهائي من قبل عدد من الدورات التي يؤدونها.

3. هضم البروتين وEnrichment من Phosphopeptides

  1. هضم البروتين
    1. حل 0.5 مل من الحليب الخالي من الدسم في 1 مل من الماء وتقسيمه إلى 200 ميكرولتر الكسور.
    2. لهضم البروتين إضافة 160 ميكرولتر 1 M بيكربونات الأمونيوم و 50 ميكرولتر 45 ملي dithiothreitol إلى كل جزء، من أجل يلتصق السندات ثاني كبريتيد. احتضان عند 50 درجة مئوية في thermomixer لمدة 15 دقيقة.
    3. إضافة تدريجيا 50 ميكرولتر من محلول مائي من iodoacetamide 100 ملم، في حين يبرد المحلول إلى درجة حرارة الغرفة. Iodoacetamide ومنع تشكيل ثاني كبريتيد السندات الجديدة.
    4. احتضان في الظلام لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة. إضافة 1 مل منزوع الأيونات الماء. إضافة 2 ميكروغرام التربسين وهضم البروتينات في thermomixer عند 37 درجة مئوية لمدة 14 ساعة.
    5. إنهاء عملية الهضم من خلال تحمض مع 10 ميكرولتر من حمض trifluoroacetic 1٪، ووضعه في thermomixer لمدة 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة. تخزين هضم البروتينات في -20 ° C.
  2. إثراء phosphopeptides باستخدام عمود وزارة الصحة العامة الشعرية.
    1. تدفق العمود مع 100 ميكرولتر من 4: 1 خليط من الأسيتونتريل تحتوي على حمض trifluoroacetic 0.1٪ لمدة 10 دقيقة بمعدل تدفق 1 ميكرولتر / دقيقة. ضخ الهضم من البروتين من خلال عمود في 2 ميكرولتر / دقيقة لمدة 30 دقيقة.
    2. تغسل الببتيدات غير فسفرته مرة أخرى مع 4: خليط 1 من الأسيتونتريل تحتوي على حمض trifluoroacetic 0.1٪ لمدة 10 دقيقة بمعدل تدفق 1 ميكرولتر / دقيقة. يغسل بالماء لمدة 10 دقيقة بمعدل تدفق 1 ميكرولتر / دقيقة.
    3. phosphopeptides أزل باستخدام 250 ملي درجة الحموضة 7 الفوسفات حل العازلة التي يتم ضخها في 1 ميكرولتر / دقيقة لمدة 15 دقيقة. جمع شاطف في قارورة وتحلية الحل باستخدام بروتوكول قياسي 19. إعداد 2 ملغ حامض / مل 2،5-dihydroxybenzoic لاستخدامه بمثابة مصفوفة لمصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز / التأين الوقت من الطيران مطياف الكتلة (MALDI-TOF-MS). تعادل 2 ميكرولتر من حمض 2،5-dihydroxybenzoic في تلميح إلى أزل phosphopeptides واكتشافها مباشرة على لوحة MALDI.
    4. تحليل المواقع التي MALDI-TOF-MS وتجديد العمود عن طريق التنظيف جيدا بالماء ثم الميثانول.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ويرد التوضيح تخطيطي للنمو PCP على سطح المسام من البوليمر متراصة العضوية في الشكل 1. وفي هذا الرقم، نحن لتوضيح الأولي الحديد (III) ذرات احتفظت على سطح مسام متراصة البوليمر الأصلية منسقة لمجموعات وظيفية الكربوكسيلية . باستخدام بروتوكول صفها يجند العضوية هنا إضافي والحديد يتم إضافة (III) الأيونات إلى السطح، وتشكيل شبكة للتنسيق مسامية داخل متراصة البوليمر الشكل 1 يظهر أيضا الخطوط العريضة لاستخدام استعداد العمود الشعري وزارة الصحة العامة عن دعم التدفق من خلال ل إثراء phosphopeptides. مساحة السطح والقياسات توزيع المسام، صورة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، جمعت FT-IR وTGA للمواد المعدة (الشكل 2). هذه التجارب توصيف قدمت معلومات قيمة عن ظهور المسام جديدة بعد نمو FeBTC PCP (الشكل 2A). موويرد rphology من المواد بعد التعديل مع FeBTC PCP في الشكل 2B. على أساس محاكاة البلورات، ويقدر سمك طبقة وزارة المالية كل على حدة لتكون 3 و 5 Å، اعتمادا على التوجه من الكريستال المتنامية. أطياف FT-IR تثبت وجود جماعات وظيفية في متراصة البوليمر كما توليفها ونظرائه تعديل مع أعداد مختلفة من دورات FeBTC (الشكل 2C). معارض TGA الاستقرار الحراري وزيادة مواقع المعادن (الشكل 2D) تم الحصول عليها بعد تعديل متراصة البوليمر الأصلية. بقايا في 600 ° C هي α الحديد 2 O 3، وهو ما أكدته مسحوق حيود الأشعة السينية. تم الكشف عن وجود الحديد في شكل العمود الشعري من قبل التشتت الطاقة الأشعة السينية الطيفي 21. يبين الشكل 3 مثالا لتطبيق نموذج حقيقي للمادة وزارة الصحة العامة وضعت لإثراء phosphopeptides منعلى هضم الحليب الخالي.

الشكل 1
الشكل 1: مخطط (A) رسم توضيحي يبين الخطوات الرئيسية لإعداد عمود وزارة الصحة العامة الشعرية لاستخراج phosphopeptides. (B) رسم توضيحي للإجراءات استخراج phosphopeptides باستخدام عمود وزارة الصحة العامة المعدة.

الرقم 2
الشكل 2: نتائج توصيف FeBTC وزارة الصحة العامة السائبة (A) مسام حجم التوزيع وامتصاص النيتروجين من الأيسوثرم الأصلية متراصة البوليمر العضوية وزارة الصحة العامة بعد 30 دورات التنسيق. (B) SEM صورة من وزارة الصحة العامة بعد 30 دورات التنسيق. (C) FT-IR أطياف متراصة البوليمر الأصلية وزارة الصحة العامة بعد 10 و 20 و 30 دورات التنسيق. (D) TGA من متراصة البوليمر الأصلية بعد غسل واحد مع حل السلائف المعدني، وبعد 10 و 20 و 30 دورات التنسيق. (مقتبس من المرجع. 21 بإذن من جون وايلي وأولاده).

الشكل (3)
الرقم 3: إثراء phosphopeptides من الحليب باستخدام الشعرية FeBTC وزارة الصحة العامة عمود MALDI-TOF-MS أطياف عينة الحليب الخالي هضمها قبل وبعد التخصيب باستخدام العمود الشعري وزارة الصحة العامة بعد 10 دورات التنسيق FeBTC. يشار إلى قمم MS الناتجة عن phosphopeptides مع النجمة، في حين يشار إلى شظايا dephosphorylated مع التجزئة. تم تعيين Phosphopeptides باستخدام مراجع الأدب 23-27. (نقلا عن المرجع. 21 بإذن من جون وايلي وأولاده).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

متراصة البوليمر الأصلي يحتوي على المجموعات الوظيفية الكربوكسيلية قادرة على ربط المعادن. تنسيق المواقع المعادن الأولية على المواد الأصلية، ونحن قادرون على النمو طلاء PCP (الشكل 1A)، وتتضمن عددا من المواقع المعادن الإضافية تشكيل شبكة الصغيرة التي يسهل اختراقها. هذا يجعل المواد MOPH قدم جذابة للإجراءات استخراج أو تنقية حيث تشارك الأنواع المعدنية، مثل تقنية يجمد اللوني المعادن أيون تقارب (IMAC). يظهر الإجراء العام باستخدام عمود شعري لإثراء phosphopeptides في الشكل 1B.

إعداد كتل مسحوق السائبة تمكين توصيف المواد متجانسة الأصلية ونظيراتها تعديلها. قمنا بقياس الأيسوثرم امتصاص N 2 في 77 K (الشكل 2A)، مما يدل على أنه بعد 30 دورات PCP امتصاص N 2 في انخفاض P / P س إلى حد كبيرزيادة، مشيرا إلى وجود micropores جديدة في هذه المادة. المساحة السطحية للزيادات متراصة الأصلية ما يقرب من أربع مرات، من 106 م 2 / غرام و 389 م 2 / ز. مجرد أداء عدد قليل من الدورات (10 دورات PCP) بزيادة قدرها المسامية للمواد التي تبلغ مساحتها 156 م 2 / ز تم قياس. إعداد المواد المسامية باستخدام نهج مفصل لا يقتصر على PCPs استنادا الحديد. استبدال الحديد التي كتبها النحاس، هناك حاجة بعد 10 دورات للطلاء CuBTC الناتجة إلى زيادة المساحة السطحية للوزارة الصحة العامة من 106 م 2 / غرام و 219 م 2 / ز. المسام الجديدة موجودة في المواد المعدلة ويبلغ قطرها أصغر من 3 نانومتر كما هو مبين في توزيع حجم المسام (الشكل 2A). تم فحص توزيع الطلاء PCP على سطح متراصة البوليمر باستخدام SEM الشكل 2B، ويظهر متراصة بعد دورات 30 PCP، الذي يتكون من بنية مسامية على أساس microglobulشبكة ع، وبالتالي الإبقاء على التشكل الأولي للمتراصة البوليمر الأصلية. تبقى meso- كبيرة وتحفر على حالها بعد التعديل الحفاظ على خصائص تدفق ممتاز من البوليمر متراصة العضوية. باستخدام FT-IR أكدنا على التأسيس الأولي من المجموعات الوظيفية الكربوكسيلية (الفرقة في 1707 سم -1) لمرفق من FeBTC PCP، فضلا عن رصد نمو طلاء من زيادة نطاقات 1382، 1449، 1627 و 3400 سم - 1 (الشكل 2C). أداء TGA قمنا بقياس زيادة في كمية من الحديد (III) في المادة (الشكل 2D). باستخدام مسحوق حيود الأشعة السينية أكدنا أن بقايا TGA 600 ° C وα الحديد 2 O 3، واستنادا إلى كتلة من بقايا، نحسب كتلة٪ حديد على متراصة البوليمر الأصلية وMOPHs. كمثال للدلالة،٪ والحديد الأولي على متراصة الأصلي هو 1.1٪، وزيادة هذه القيمة إلى 10.5٪ لfter 30 دورات PCP.

إعداد MOPHs قابل للتكيف بسهولة إلى تنسيق العمود الشعري لتطوير التدفق من خلال التطبيقات. في هذه الحالة، واستعداد وزارة الصحة العامة التي تحتوي على وفرة عالية من الحديد (III) مواقع على سطح المسام تجعله مرشحا ممتازا للتخصيب IMAC من phosphopeptides وفيرة منخفضة. لوحظ حدوث زيادة تدريجية لأداء المواد عندما الدعم الأصلي مع الحديد يجمد (III)، تتم مقارنة إلى دعم مماثل بعد 5 أو 10 دورات PCP 21. في خطوة حاسمة في إعداد عمود وزارة الصحة العامة الشعرية هو التأكد من أن عدد الدورات تنسيق البوليمر FeBTC مناسب لتطبيق المزيد من العمود وزارة الصحة العامة. وكمثال على ذلك، ويبين الشكل 3 النتيجة التي حصل عليها لإثراء phosphopeptides من هضمها التجاري الحليب الخالي من الدسم، وذلك باستخدام عمود وزارة الصحة العامة الشعرية. في هذا المثال، عمود وزارة الصحة العامة بعد أظهرت 10 دورات FeBTC لالانتقائية الرائعة لphosphopeptides. عن طريق التحليل المباشر لعينة من دون تخصيب اليورانيوم تم الكشف عن أي من phosphopeptides وفيرة منخفضة. بعد تخصيب نفس العينة باستخدام مواد MOPH المتقدمة، يتم استخراج 12 phosphopeptides مختلفة بشكل انتقائي تمكين الكشف بصورة مرضية. قدرة عمود شعري تعديل مع 30 دورات FeBTC هي 3.25 ميكرومول ATP / مل، وهي متفوقة على المواد الهلامية المتاحة تجاريا تقارب الحديد على أساس حمض nitriloacetic 28. وزارة الصحة العامة القائمة على الحديد المتقدمة يمكن أن يكون يحتمل أن تكون قابلة للتنفيذ لاستخراج الفوسفات العضوية الأخرى، مثل المبيدات الفسفورية العضوية وغاز الاعصاب. الانتقائية من وزارة الصحة العامة نحو إثراء الجزيئات الحيوية يمكن ضبطها من خلال اختيار المعدن مع خصائص ملزمة مختلفة لإعداد البوليمر التنسيق.

لقد أثبتنا إجراء بسيط لنمو الطلاء PCP المسامية العالية في متراصة البوليمر التي يسهل اختراقها، والتيهو أول مثال على دعم التدفق من خلال تحتوي على PCP وظيفية طلاء موحد وتحفر البوليمر. وMOPHs الناتجة التغلب على القيود المفروضة على وسائل النقل الجماعي الأنتشارى المرتبطة تدفق من خلال الفراغات بين الجسيمات، فضلا عن تغلغل في مسامات صغيرة من المواد الصلبة التي يسهل اختراقها عندما معبأة في شكل عمود أو هي جزء لا يتجزأ في البوليمرات التي يسهل اختراقها. أظهرنا مدى فائدة هذه المواد لإثراء phosphopeptides التي كتبها IMAC. الإجراء ذكرت هنا يمكن تنفيذها باستخدام العديد من PCPs والمواد المشابهة. القيد الرئيسي لهذه التقنية هو إعداد دليل شاقة للطلاء. ومع ذلك، وتركز الأبحاث الحالية من قبل المؤلفين نحو أتمتة هذه المنهجية باستخدام تقنيات تدفق الكمبيوتر التي تسيطر عليها.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Polyimide-coated capillaries Polymicro Technologies TSP100375 100 μm i.d.
3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 98% Sigma-Aldrich 440159
Styrene, 99% Sigma-Aldrich W323306 Technical grade
Divinylbenzene, 80% Sigma-Aldrich 414565
Methacrylic acid, 98% Mallinckrodt MK150659
Toluene, ≥99.5% EMD chemicals MTX0735-6
Isooctane, ≥99.5% Sigma-Aldrich 650439
2,2'-azobisisobutyronitrile, 98% Sigma-Aldrich 441090
Aluminium oxide (basic alumina) Sigma-Aldrich 199443
Iron (III) chloride hexahydrate, 97% Sigma-Aldrich 236489
1,3,5-benzenetrycarboxylic acid, 95% Sigma-Aldrich 482749
Acetonitrile, ≥99.5% Sigma-Aldrich 360457
Ammonium bicarbonate, ≥99.5% Sigma-Aldrich 9830
Trifluoroacetic acid, ≥99% Sigma-Aldrich 302031
Ethanol, ≥99.8% Sigma-Aldrich 2854
Iodoacetamide, ≥99% Sigma-Aldrich I1149
Dithiothreitol, ≥99% Sigma-Aldrich 43819
Monobasic sodium phosphate dihydrate, ≥99% Sigma-Aldrich 71505
Dibasic sodium phosphate dihydrate, ≥99% Sigma-Aldrich 71643
Phosphoric acid, ≥85% Sigma-Aldrich 438081
2,5-dihydroxybenzoic acid, ≥99% Sigma-Aldrich 85707
Trypsin Sigma-Aldrich T8003 Bovine pancreas
β-casein Sigma-Aldrich C6905 Bovine milk
ZipTip pipette tips Merck Millipore ZTC18S096 C18 resin

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Li, H., Eddaoudi, M., O’Keeffe, M., Yaghi, O. M. Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework. Nature. 402, 276-279 (1999).
  2. Kitagawa, S., Kitaura, R., Noro, S. i Functional porous coordination polymers. Angew. Chem. Int. Ed. 43, 2334-2375 (2004).
  3. Furukawa, H., Cordova, K. E., O’Keeffe, M., Yaghi, O. M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 341, 974 (2013).
  4. Ma, S., Zhou, H. C. Gas storage in porous metal-organic frameworks for clean energy applications. Chem. Commun. 46, 44-53 (2010).
  5. Li, J. R., Sculley, J., Zhou, H. C. Metal-organic frameworks for separations. Chem. Rev. 112, 869-932 (2012).
  6. Lee, J., Farha, O. K., Roberts, J., Scheidt, K. A., Nguyen, S. T., Hupp, J. T. Metal-organic framework materials as catalysts. Chem. Soc. Rev. 38, 1450-1459 (2009).
  7. Gu, Z. Y., Yang, C. X., Chang, N., Yan, X. P. Metal-organic frameworks for analytical chemistry: From sample collection to chromatographic separation. Acc. Chem. Res. 45, 734-745 (2012).
  8. Ahmad, R., Wong-Foy, A. G., Matzger, A. J. Microporous coordination polymers as selective sorbents for liquid chromatography. Langmuir. 25, 11977-11979 (2009).
  9. Yang, C. X., Yan, X. P. Metal-organic framework MIL-101(Cr) for high-performance liquid chromatographic separation of substituted aromatics. Anal. Chem. 83, 7144-7150 (2011).
  10. Fu, Y. Y., Yang, C. X., Yan, X. P. Control of the coordination status of the open metal sites in metal-organic frameworks for high performance separation of polar compounds. Langmuir. 28, 6802-6810 (2012).
  11. Gu, Z. Y., Yan, X. P. Metal-organic framework MIL-101 for high-resolution gas-chromatographic separation of xylene isomers and ethylbenzene. Angew. Chem. Int. Ed. 49, 1477-1480 (2010).
  12. Chang, N., Gu, Z. Y., Yan, X. P. Zeolitic imidazolate framework-8 nanocrystal coated capillary for molecular sieving of branched alkanes from linear alkanes along with high-resolution chromatographic separation of linear alkanes. J. Am. Chem. Soc. 132, 13645-13647 (2010).
  13. Yu, L. Q., Xiong, C. X., Yan, X. P. Room temperature fabrication of post-modified zeolitic imidazolate-90 as stationary phase for open-tubular capillary electrochromatography. J. Chromatogr. A. 1343, 188-194 (2014).
  14. Fu, Y. Y., Yang, C. X., Yan, X. P. Incorporation of metal-organic framework UiO-66 into porous polymer monoliths to enhance the liquid chromatographic separation of small molecules. Chem. Commun. 49, 7162-7164 (2013).
  15. Lin, C. L., Lirio, S., Chen, Y. T., Lin, C. H., Huang, H. Y. A novel hybrid metal-organic framework-polymeric monolith for solid-phase extraction. Chem. Eur. J. 20, 3317-3321 (2014).
  16. Svec, F. Porous polymer monoliths: Amazingly wide variety of techniques enabling their preparation. J. Chromatogr. A. 1217, 902-924 (2010).
  17. Monolithic HPLC Columns. , Available from: http://www.phenomenex.com/onyx (2015).
  18. Bia Separations. , Available from: http://www.biaseparations.com/ (2015).
  19. Shekhah, O., et al. Step-by-step route for the synthesis of metal-organic frameworks. J. Am. Chem. Soc. 129, 15118-15119 (2007).
  20. Shekhah, O., Fu, L., Belmabkhout, Y., Cairns, A. J., Giannelis, E. P., Eddaoudi, M. Successful implementation of the stepwise layer-by-layer growth of MOF thin films on confined surfaces: mesoporous silica foam as a first case study. Chem. Commun. 48, 11434-11436 (2012).
  21. Saeed, A., Maya, F., Xiao, D. J., Naham-ul-Haq, M., Svec, F., Britt, D. K. Growth of a highly porous coordination polymer on a macroporous polymer monolith support for enhanced immobilized metal ion affinity chromatographic enrichment of phosphopeptides. Adv. Funct. Mater. 24, 5797-5710 (2014).
  22. Krenkova, J., Lacher, N. A., Svec, F. Control of selectivity via nanochemistry: Monolithic capillary column containing hydroxyapatite nanoparticles for separation of proteins and enrichment of phosphopeptides. Anal. Chem. 82, 8335-8341 (2010).
  23. Jabeen, F., et al. Silica-lanthanum oxide: Pioneer composite of rare-earth metal oxide in selective phosphopeptides enrichment. Anal. Chem. 84, 10180-10185 (2012).
  24. Hussain, D., et al. Functionalized diamond nanopowder for phosphopeptides enrichment from complex biological fluids. Anal. Chim. Acta. 775, 75-84 (2013).
  25. Aprilita, N. H., et al. Poly(glycidyl methacrylate/divinylbenzene)-IDA-FeIII in phosphoproteomics. J. Proteom. Res. 4, 2312-2319 (2005).
  26. Lo, C. Y., Chen, W. Y., Chen, C. T., Chen, Y. C. Rapid enrichment of phosphopeptides from tryptic digests of proteins using iron oxide nanocomposites of magnetic particles coated with zirconia as the concentrating probes. J. Proteom. Res. 6, 887-893 (2007).
  27. Aryal, U. K., Ross, A. R. S. Enrichment and analysis of phosphopeptides under different experimental conditions using titanium dioxide affinity chromatography and mass spectrometry. Rapid Commun. Mass. Spectrom. 24, 219-231 (2010).
  28. Select Iron Affinity Gel Technical Bulletin. , Available from: https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Bulletin/p9740bul.pdf (2015).

Tags

الكيمياء، العدد 101، المواد المسامية، المواد المختلطة، كتل البوليمر، البوليمرات التنسيق التي يسهل اختراقها، ويدعم تدفق من خلال تخصيب phosphopeptide، قياس الطيف الكتلي
إعداد التنسيق المسامية العالية البوليمر طلاء البوليمر على ماكروبوروس كتل لتعزيز إثراء Phosphopeptides
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lamprou, A., Wang, H., Saeed, A.,… More

Lamprou, A., Wang, H., Saeed, A., Svec, F., Britt, D., Maya, F. Preparation of Highly Porous Coordination Polymer Coatings on Macroporous Polymer Monoliths for Enhanced Enrichment of Phosphopeptides. J. Vis. Exp. (101), e52926, doi:10.3791/52926 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter