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Chemistry

Phosphopeptides की बढ़ी संवर्धन के लिए Macroporous पॉलिमर Monoliths पर अत्यंत झरझरा समन्वय बहुलक कोटिंग्स की तैयारी

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

खुली समन्वय पॉलिमर (पीसीपीएस) अनाकार या 1-3 क्रिस्टलीय हो सकता है कि 1, 2 या 3 आयामों में विस्तार समन्वय संस्थाओं दोहरा साथ जैविक ligands के द्वारा जुड़ा हुआ धातु केन्द्रों पर आधारित समन्वय यौगिक हैं। हाल के वर्षों में, झरझरा सामग्री के इस वर्ग की वजह से उनके उच्च porosity, व्यापक रासायनिक tunability, और उनके स्थिरता के लिए व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। पीसीपीएस गैस भंडारण, गैस जुदाई, और कटैलिसीस 3-6, और बहुत हाल ही में, पीसीपीएस की पहली विश्लेषणात्मक अनुप्रयोगों 7 वर्णित किया गया है सहित आवेदन की एक श्रृंखला के लिए पता लगाया गया है।

क्योंकि उनके बढ़ाया रासायनिक कार्यक्षमता और उच्च porosity पीसीपीएस की शुद्धि प्रक्रियाओं और chromatographic विभाजन के सुधार के लिए उनके विशाल क्षमता के लिए लक्षित किया गया है, और इस विषय से संबंधित रिपोर्ट की एक संख्या 7-13 प्रकाशित किया गया है। हालांकि, पीसीपीएस का प्रदर्शन एक equivale पर वर्तमान में नहीं हैकारण उनके कणों या क्रिस्टल के अपने आम तौर पर अनियमित आकार morphologies की वजह से इन ठोस का पैक बेड में बड़े interparticle रिक्तियों के माध्यम से तेजी से प्रसार की संभावना मौजूदा chromatographic सामग्री के साथ NT स्तर। इस अनियमित वितरित पैकिंग एक से कम की उम्मीद है और प्रदर्शन, साथ ही उच्च स्तंभ backpressures और अवांछनीय शिखर आकार morphologies 14,15 की ओर जाता है।

अंतर-कण रिक्तियों के माध्यम से तेजी से प्रसार की समस्या को हल करने और समन्वित रूप से विश्लेषणात्मक अनुप्रयोगों के लिए पीसीपीएस के प्रदर्शन को बढ़ाने के क्रम में, macropores की सतह पर पीसीपी में शामिल है कि एक Macroporous बहुलक केवल पत्थर का खंभा 16 के आधार पर एक संकर सामग्री का विकास होगा वांछनीय हो। पॉलिमर monoliths पैकिंग मनका और सफलतापूर्वक कई ग द्वारा commercialized किया गया है सबसे कारगर विकल्पों में से एक है उन्हें जो बनाता है, उनके छिद्रों के माध्यम से संवहनी प्रवाह बनाए रख सकते हैं, एकल टुकड़ा सामग्री आत्म निहित हैं ompanies 17,18। झरझरा बहुलक monoliths आम तौर पर एक monomer के polymerization और आम तौर पर कार्बनिक सॉल्वैंट्स के द्विआधारी मिश्रण हैं जो porogens, की उपस्थिति में एक crosslinker पर आधारित हैं। प्राप्त अखंड सामग्री एक microglobular संरचना और एक उच्च porosity और प्रवाह पारगम्यता है।

एक साधारण दृष्टिकोण एक पीसीपी युक्त बहुलक केवल पत्थर का खंभा केवल पत्थर का खंभा के polymerization मिश्रण के रूप में संश्लेषित पीसीपीएस का प्रत्यक्ष वृद्धि पर आधारित है तैयार करने के लिए इन सामग्रियों को एकजुट करने के लिए। पीसीपीएस में हुई इस दृष्टिकोण ज्यादातर अंतिम सामग्री 14,15 के आगे आवेदन के लिए सक्रिय किया जा रहा है एक बहुलक पाड़ के भीतर दफन है, और नहीं। एक अलग सिंथेटिक दृष्टिकोण स्पष्ट रूप से, उदाहरण के लिए, क्रिस्टल के भीतर निहित pores के बहुमत बहुलक केवल पत्थर का खंभा की macropores से पहुंच रहे हैं जहां पीसीपीएस, या स्फटिक धातु कार्बनिक चौखटे (MOFs) की वर्दी फिल्मों को विकसित करने के क्रम में की जरूरत है।

टी "> इस के साथ साथ हम आसानी के रूप में लागू किया जा सकता है जो पीसीपीएस की कुर्की के लिए उपयुक्त कार्य समूह के साथ एक Macroporous बहुलक समर्थन के आधार पर एक धातु कार्बनिक बहुलक संकर सामग्री (MOPH) की तैयारी के लिए एक सरल प्रोटोकॉल रिपोर्ट एक घुन्ना एकल प्रवाह के माध्यम से अनुप्रयोगों के लिए इष्टतम गुणों के साथ एक कॉलम प्रारूप में -piece बहुलक केवल पत्थर का खंभा। बहुलक संश्लेषण की प्रक्रिया में एक साधारण कमरे के तापमान समाधान आधारित द्वारा पीछा किया जाता है   विधि केवल पत्थर का खंभा 19-20 का pores की आंतरिक सतह पर एक पीसीपी कोटिंग विकसित करने के लिए। पहला उदाहरण के रूप में, हम एक Macroporous पाली (styrene-divinylbenzene-methacrylic एसिड) केवल पत्थर का खंभा के भीतर एक लोहे (तृतीय) benzenetricarboxylate (FeBTC) समन्वय बहुलक फिल्म की तैयारी का वर्णन है। इस विधि थोक पाउडर की तैयारी के रूप में अच्छी तरह से केशिका स्तंभों के लिए प्रभावी है और वर्णित प्रोटोकॉल अन्य पीसीपीएस को आसानी से लागू है। प्रवाह throu के लिए कार्यात्मक सामग्री के रूप में MOPHs की क्षमता का एक उदाहरण के रूप मेंजीएच आवेदन, हम केंद्रों फे को phosphopeptides के बंधन आत्मीयता का शोषण पचा प्रोटीन मिश्रण से phosphopeptides को समृद्ध करने के लिए (तृतीय) फ़े के एक घने कोटिंग शामिल हैं जो विकसित FeBTC MOPH लागू किया (तृतीय)। विकसित प्रोटोकॉल 21 तीन मुख्य भागों शामिल हैं: Macroporous जैविक बहुलक केवल पत्थर का खंभा समर्थन तैयार करना; केवल पत्थर का खंभा के pores की सतह पर पीसीपी कोटिंग का विकास; phosphopeptides के संवर्धन के लिए आवेदन।

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Protocol

नोट: शुरुआत से पहले, सभी प्रासंगिक सामग्री डाटा शीट (MSDSs) की जाँच करें। सिंथेटिक और आवेदन प्रक्रिया में प्रयुक्त रसायनों के कई विषाक्त कर रहे हैं। सभी उचित सुरक्षा प्रथाओं का पालन करें और पर्याप्त सुरक्षा उपकरण (प्रयोगशाला कोट, पूर्ण लंबाई पैंट, बंद पैर के जूते, सुरक्षा चश्मा, दस्ताने) का उपयोग करें। नाइट्रोजन सोखना मापन के लिए तरल नाइट्रोजन (अछूता दस्ताने, चेहरे ढाल) जब से निपटने के लिए सभी क्रायोजेनिक व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण का उपयोग करें।

थोक और केशिका कॉलम प्रारूप में 1. खुली पॉलिमर केवल पत्थर का खंभा तैयारी

  1. विशेषता के लिए थोक पॉलिमर केवल पत्थर का खंभा
    1. Polymerization के अवरोधकों को हटाने के लिए आदेश में, बुनियादी एल्यूमिना के एक स्तंभ के माध्यम से styrene, divinylbenzene और methacrylic एसिड शुद्ध। सिरिंज टिप में पैक कांच ऊन फाइबर का एक प्लग के साथ एक 25 मिलीलीटर डिस्पोजेबल प्लास्टिक सिरिंज में बुनियादी एल्यूमिना के 10 ग्राम रखें। स्तंभ के माध्यम से मोनोमर के लगभग 10 मिलीलीटर चूना।
    2. मोनोमर्स (50 मिलीग्राम styrene, 100 मिलीग्राम divinylbenzene और 50 मिलीग्राम methacrylic एसिड) और 1 मिलीलीटर कांच की शीशी में ताकना गठन एजेंट (300 मिलीग्राम टोल्यूनि और 300 मिलीग्राम isooctane) लोड। Polymerization के सर्जक, 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN, मोनोमर्स के संबंध में 1%) के 4 मिलीग्राम जोड़ें।
    3. 10 मिनट के लिए sonication द्वारा homogenize। 10 मिनट के लिए तरल के माध्यम से नाइट्रोजन बुदबुदाती द्वारा भंग ऑक्सीजन निकालें। आयल फिल्म के साथ शीशी टोपी को सील करने और मिश्रण भाजन करने के लिए 6 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर एक पानी के स्नान में जगह है।
    4. कमरे के तापमान को शांत और ध्यान से शीशी टूट गया। एक सेलूलोज निकासी नोक में बहुलक केवल पत्थर का खंभा स्थानांतरण। एक Soxhlet निकासी के चेंबर में निकासी नोक प्लेस और निकासी के चैम्बर में से कम से कम तीन बार की मात्रा है जो मेथनॉल की एक मात्रा में शामिल है कि एक दौर नीचे फ्लास्क, यह करने के लिए इकट्ठा। निष्कर्षण कक्ष के ऊपरी भाग के लिए एक कंडेनसर इकट्ठे। मेथनॉल उबलते द्वारा Soxhlet निष्कर्षण प्रदर्शन16 घंटे के लिए, unreacted monomers के पूरी तरह हटाने सुनिश्चित करने और एजेंटों के गठन ताकना।
    5. 60 डिग्री सेल्सियस पर एक वैक्यूम ओवन में सूखी रातोंरात। फूरियर द्वारा पीसीपी इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटी-आईआर) रूपांतरण संलग्न करने के लिए कार्बोक्जिलिक कार्य समूहों की उपस्थिति की पुष्टि। नाइट्रोजन सोखना porosimetry द्वारा सतह क्षेत्र उपाय।
  2. अखंड कॉलम की तैयारी के लिए सिलिका नलिकाओं के functionalization
    1. एक Polyimide में लिपटे 100 माइक्रोन आईडी जुड़े सिलिका केशिका के 2 मीटर कट। एक 0.25-0.50 मिलीलीटर कांच सिरिंज से कनेक्ट करने और एसीटोन के साथ केशिका धो लें। पानी के साथ केशिका rinsing द्वारा एसीटोन निकालें।
    2. केशिका के आंतरिक सिलिका कोटिंग सक्रिय करने के लिए, 30 मिनट के लिए / 0.25 μl में न्यूनतम 0.2 एम जलीय NaOH समाधान प्रवाह के लिए एक सिरिंज पंप का उपयोग करें। प्रवाह तटस्थ है जब तक पानी से कुल्ला।
    3. प्रवाह पीएच की जाँच करने के पीएच पेपर स्ट्रिप्स का उपयोग करें। केशिका की silanol समूहों protonate करने के लिए, एक 0.2 एम aqueo पंप30 मिनट के लिए 0.25 μl / मिनट पर केशिका के माध्यम से हमें एचसीएल समाधान। प्रवाह तटस्थ है जब तक पानी से कुल्ला। इथेनॉल के साथ कुल्ला।
    4. 1 घंटे के लिए / 0.25 μl में न्यूनतम (डब्ल्यू / डब्ल्यू) एक 20% 3- (trimethoxysilyl) propyl मेथाक्रिलेट (एसिटिक एसिड के साथ समायोजित पीएच 5) के इथेनॉल समाधान पम्प। इस चरण में, सिलिका केशिका केशिका भीतरी सतह के लिए बहुलक केवल पत्थर का खंभा संलग्न करने के क्रम में vinyl समूहों के साथ क्रियाशील है।
    5. एक नाइट्रोजन धारा में, एसीटोन के साथ सूखी कुल्ला और रात में उपयोग करने से पहले कमरे के तापमान पर छोड़ दें। लंबाई 20 सेमी के छोटे टुकड़ों में केशिका काटें।
  3. अखंड केशिका कॉलम की तैयारी
    1. एक रबर पट के साथ एक 1 मिलीलीटर कांच की शीशी में थोक बहुलक केवल पत्थर का खंभा (धारा 1.1) के लिए के रूप में एक समान polymerization के मिश्रण तैयार करें। मोनोमर्स के संबंध में सर्जक 1% AIBN जोड़ें। 10 मिनट के लिए sonication द्वारा homogenize।
    2. एक गैर-Functionalized सिलिका केशिका युग्मन द्वारा नाइट्रोजन के साथ polymerization के मिश्रण पर्जएक नाइट्रोजन स्ट्रीम करने के लिए।
      1. शीशी की रबर पट के माध्यम से नाइट्रोजन धारा केशिका डालें और नाइट्रोजन तरल के माध्यम से बुलबुले इतना है कि polymerization के मिश्रण में विसर्जित कर दिया। Overpressure से बचने के लिए थोड़ा ढीला शीशी टोपी छोड़ दें। 10 मिनट के लिए शुद्ध।
      2. शीशी के दौर से गुजर के लिए polymerization के मिश्रण से नाइट्रोजन धारा केशिका लिफ्ट, और कसकर टोपी बंद करें। Polymerization के मिश्रण में पट के माध्यम से एक क्रियाशील केशिका डालें। दौर से गुजर में इंजेक्शन नाइट्रोजन के माध्यम से केशिका में उत्पन्न दबाव से अधिक क्रियाशील केशिका के माध्यम से polymerization के मिश्रण पंप।
      3. यह पूरी तरह से भर जाता है कि यह सुनिश्चित करने के लिए और एक रबर पट के साथ इसे बंद करने के लिए केशिका के प्रवाह से polymerization के मिश्रण की कई बूँदें ले लीजिए। बहुत ध्यान से शीशी से बाहर केशिका ले लो और एक रबर पट साथ केशिका के प्रवेश बंद कर दें।
    3. मिश्रण भाजन6 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर एक पानी के स्नान में केशिका में निहित संरचना। कमरे के तापमान पर शांत और केशिका के दोनों सिरों के कुछ मिलीमीटर काटा। 30 मिनट के लिए 3 μl / मिनट पर एक HPLC पंप का उपयोग कर acetonitrile के साथ स्तंभ निस्तब्धता द्वारा unreacted monomers और ताकना गठन एजेंटों निकालें। केशिका स्तंभ की backpressure की जाँच करें।

आयरन-benzenetrycarboxylate 2. ग्रोथ (FeBTC) पीसीपी

  1. विशेषता के लिए एक थोक पॉलिमर केवल पत्थर का खंभा पर FeBTC MOPH की वृद्धि
    1. एक मोर्टार और मूसल का उपयोग करते हुए पहले से सूखे केवल पत्थर का खंभा पीस लें।
    2. 15 मिनट के लिए इथेनॉल में 2 मिमी FeCl 3 · 6H 2 हे के 5 मिलीलीटर में केवल पत्थर का खंभा पाउडर के 100 मिलीग्राम विसर्जित कर दिया। एक नायलॉन फिल्टर (0.22) और इथेनॉल के साथ पाउडर धोने का उपयोग वैक्यूम फिल्टर। 15 मिनट के लिए इथेनॉल में 2 मिमी 1,3,5-benzenetricarboxylic एसिड (बीटीसी) के 5 मिलीलीटर में केवल पत्थर का खंभा पाउडर विसर्जित कर दिया। एक नायलॉन फिल्टर (0.22) और इथेनॉल के साथ पाउडर धोने का उपयोग वैक्यूम फिल्टर।
    3. वांछित के रूप में दोहराएँ चरण 2 नंबर। अंतिम धातु जैविक कोटिंग के विकास को लागू किया चक्रों की संख्या से परिभाषित किया जाएगा। आमतौर पर, 10 और 30 के बीच चक्र प्रदर्शन कर रहे हैं। नाइट्रोजन सोखना porosimetry द्वारा नए pores के उपस्थिति की पुष्टि करें। Thermogravimetric विश्लेषण (TGA) द्वारा अतिरिक्त धातु साइटों की मात्रा को मापने।
  2. Phosphopeptides के संवर्धन के लिए एक केशिका अखंड स्तंभ पर FeBTC MOPH की वृद्धि
    1. एक सिरिंज पंप का उपयोग कर। 2 μl / मिनट पर 15 मिनट के लिए इथेनॉल में 2 मिमी FeCl 3 · 6H 2 हे के साथ केशिका केवल पत्थर का खंभा फ्लश। 2 μl / मिनट पर 15 मिनट के लिए इथेनॉल के साथ धोएं। 2 μl / मिनट पर 15 मिनट के लिए इथेनॉल में एक 2 मिमी बीटीसी के साथ केशिका केवल पत्थर का खंभा फ्लश। 2 μl / मिनट पर 15 मिनट के लिए इथेनॉल के साथ धोएं।
    2. के रूप में वांछित चरण 1 दोहराएँ। अंतिम धातु जैविक कोटिंग के विकास का प्रदर्शन किया चक्रों की संख्या से परिभाषित किया जाएगा।

3. प्रोटीन पाचन और ईPhosphopeptides की nrichment

  1. प्रोटीन पाचन
    1. पानी के 1 मिलीलीटर में गैर वसा दूध की 0.5 मिलीग्राम भंग और 200 μl भागों में विभाजित करते हैं।
    2. प्रोटीन के पाचन के लिए डाइसल्फ़ाइड बांड फोड़ना करने के लिए, प्रत्येक अंश को 160 μl 1 एम अमोनियम बाइकार्बोनेट और 50 μl 45 मिमी dithiothreitol जोड़ें। 15 मिनट के लिए एक thermomixer में 50 डिग्री सेल्सियस पर सेते हैं।
    3. समाधान नीचे कमरे के तापमान को ठंडा, जबकि iodoacetamide 100 मिमी की एक जलीय घोल का धीरे-धीरे 50 μl जोड़ें। Iodoacetamide नई डाइसल्फ़ाइड बांड के गठन को रोकने जाएगा।
    4. कमरे के तापमान पर 15 मिनट के लिए अंधेरे में सेते हैं। पानी विआयनीकृत 1 मिलीलीटर जोड़ें। 14 घंटे के लिए 37 डिग्री सेल्सियस पर एक thermomixer में प्रोटीन 2 माइक्रोग्राम ट्रिप्सिन जोड़ें और पचाने।
    5. 1% trifluoroacetic एसिड के 10 μl के साथ अम्लीकरण से पाचन बर्खास्त, और कमरे के तापमान पर 5 मिनट के लिए thermomixer में रखकर। पच प्रोटीन पर स्टोर -20 सी।
  2. एक केशिका MOPH स्तंभ का उपयोग phosphopeptides के संवर्धन।
    1. 1 μl / मिनट के प्रवाह की दर पर 10 मिनट के लिए एक 0.1% trifluoroacetic एसिड युक्त acetonitrile की 1 मिश्रण: 4 के 100 μl के साथ स्तंभ फ्लश। 30 मिनट के लिए / 2 μl पर मिनट कॉलम के माध्यम से प्रोटीन पाचन पम्प।
    2. 1 μl / मिनट के प्रवाह की दर पर 10 मिनट के लिए एक 0.1% trifluoroacetic एसिड युक्त acetonitrile की 1 मिश्रण: एक 4 के साथ फिर से गैर phosphorylated पेप्टाइड्स बाहर धो लें। 1 μl / मिनट के प्रवाह की दर पर 10 मिनट के लिए पानी से धो लें।
    3. 15 मिनट के लिए 1 μl / मिनट पर पंप एक 250 मिमी पीएच 7 फॉस्फेट बफर समाधान का उपयोग Elute phosphopeptides। एक शीशी में eluent लीजिए और एक मानक प्रोटोकॉल 19 का उपयोग कर समाधान फीका बनाना। मैट्रिक्स की मदद से desorption लेजर / आयनीकरण समय की उड़ान मास स्पेक्ट्रोमेट्री (MALDI-TOF एमएस) के लिए मैट्रिक्स के रूप में इसका इस्तेमाल करने के लिए एक 2 मिलीग्राम / एमएल 2,5-dihydroxybenzoic एसिड तैयार करते हैं। Phosphope elute को टिप में 2,5-dihydroxybenzoic एसिड के 2 μl नंगीptides MALDI थाली करने पर उन्हें सीधे हाजिर और।
    4. MALDI-TOF एमएस द्वारा स्पॉट विश्लेषण और पानी और फिर मेथनॉल के साथ अच्छी तरह से निस्तब्धता द्वारा स्तंभ पुनर्जन्म।

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Representative Results

जैविक बहुलक केवल पत्थर का खंभा के ध्यान में लीन होना सतह पर पीसीपी विकास का एक योजनाबद्ध चित्रण चित्र 1 में दिखाया गया है। इस आंकड़े में, हम को वर्णन प्रारंभिक फे (तृतीय) परमाणुओं कार्बोक्जिलिक कार्य समूहों के लिए समन्वित मूल बहुलक केवल पत्थर का खंभा के ध्यान में लीन होना सतह पर बरकरार रखा । प्रोटोकॉल का उपयोग के साथ साथ अतिरिक्त जैविक ligand और वर्णित फे (तृतीय) आयनों बहुलक केवल पत्थर का खंभा के भीतर एक झरझरा समन्वय नेटवर्क को आकार देने, सतह के लिए जोड़ रहे हैं। यह भी रेखाचित्र के लिए प्रवाह के माध्यम से सहायता के रूप में तैयार केशिका MOPH स्तंभ के उपयोग से पता चलता है 1 चित्रा phosphopeptides के संवर्धन। सतह क्षेत्र और ध्यान में लीन होना वितरण माप, एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवि (SEM), फुट आईआर और TGA तैयार माल (चित्रा 2) के लिए एकत्र किए गए थे। ये लक्षण वर्णन प्रयोगों FeBTC पीसीपी (2A चित्रा) की वृद्धि के बाद नए pores के स्वरूप के बारे में बहुमूल्य जानकारी प्रदान की। मोFeBTC पीसीपी के साथ संशोधन के बाद सामग्री की rphology चित्रा 2B में दिखाया गया है। Crystallographic सिमुलेशन के आधार पर, प्रत्येक व्यक्ति के वित्त मंत्रालय परत की मोटाई बढ़ रही क्रिस्टल के उन्मुखीकरण के आधार पर, 3 और 5 एक होने का अनुमान है। फुट आईआर स्पेक्ट्रा के रूप में संश्लेषित बहुलक केवल पत्थर का खंभा और FeBTC चक्र (चित्रा -2) के विभिन्न संख्या के साथ अपने संशोधित समकक्षों में कार्य समूहों की उपस्थिति प्रदर्शित करता है। Tga के थर्मल स्थिरता और मूल बहुलक केवल पत्थर का खंभा के संशोधन के बाद प्राप्त धातु साइटों (चित्रा 2 डी) की वृद्धि दर्शाता है। 600 डिग्री सेल्सियस पर छाछ पाउडर एक्स-रे विवर्तन द्वारा की पुष्टि के रूप में, α-फ़े 2 ओ 3 है। केशिका स्तंभ प्रारूप में लोहे की उपस्थिति ऊर्जा फैलानेवाला एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी 21 ने पता लगाया है। 3 चित्रा phosphopeptides के संवर्धन से लिए विकसित MOPH सामग्री का असली नमूना आवेदन का एक उदाहरण से पता चलता हैनोनफेट दूध का एक पाचन।

चित्र 1
चित्रा 1:। Phosphopeptides की निकासी के लिए एक MOPH केशिका स्तंभ की तैयारी के लिए प्रमुख कदम दिखा योजना (ए) के चित्रण। तैयार MOPH स्तंभ का उपयोग phosphopeptides की निकासी के लिए प्रक्रिया का (बी) के चित्रण।

चित्र 2
चित्रा 2: थोक FeBTC MOPH लक्षण वर्णन परिणामों मूल कार्बनिक बहुलक केवल पत्थर का खंभा और 30 समन्वय चक्र के बाद MOPH की (ए) के ध्यान में लीन होना आकार के वितरण और नाइट्रोजन सोखना isotherms।। 30 समन्वय चक्र के बाद MOPH (बी) SEM छवि। (सी) फुट आईआर मूल बहुलक केवल पत्थर का खंभा के स्पेक्ट्रा और 10, 20 और 30 के समन्वय चक्र के बाद MOPH। (धातु अग्रदूत समाधान के साथ एक एकल धोने के बाद मूल बहुलक केवल पत्थर का खंभा की डी) Tga, और बाद में 10, 20 और 30 के समन्वय चक्र। (रेफरी से अनुकूलित। 21 जॉन विले एंड संस से अनुमति के साथ।)

चित्र तीन
चित्रा 3:। 10 FeBTC समन्वय चक्र के बाद एक MOPH केशिका स्तंभ का उपयोग संवर्धन पहले और बाद में एक पच नोनफेट दूध के नमूने के एक केशिका FeBTC MOPH स्तंभ MALDI-TOF एमएस स्पेक्ट्रा का उपयोग दूध से phosphopeptides के संवर्धन। Dephosphorylated टुकड़े हैश के साथ संकेत कर रहे हैं, जबकि phosphopeptides से उत्पन्न एमएस चोटियों, तारों के साथ संकेत कर रहे हैं। Phosphopeptides साहित्य सन्दर्भ 23-27 का उपयोग कर सौंपा गया। (रेफरी से पुनर्प्रकाशित। 21 जॉन विले एंड संस से अनुमति के साथ।)

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Discussion

मूल बहुलक केवल पत्थर का खंभा धातुओं के लिए बाध्य करने में सक्षम कार्बोक्जिलिक कार्य समूहों में शामिल है। मूल सामग्री पर प्रारंभिक धातु साइटों समन्वय, हम एक microporous के नेटवर्क को आकार देने के अतिरिक्त धातु साइटों की एक संख्या शामिल है, एक पीसीपी कोटिंग (चित्रा 1 ए) विकसित करने के लिए सक्षम हैं। यह एक ऐसी स्थिर धातु आयन आत्मीयता क्रोमैटोग्राफी (IMAC) तकनीक के रूप में धातु प्रजातियों को शामिल किया जाता है, जहां निकासी या शोधन प्रक्रियाओं, के लिए आकर्षक प्रस्तुत MOPH सामग्री बनाता है। phosphopeptides के संवर्धन के लिए एक केशिका स्तंभ का उपयोग कर सामान्य प्रक्रिया चित्रा 1 बी में दिखाया गया है।

थोक पाउडर monoliths के तैयारी मूल अखंड सामग्री और उसके संशोधित समकक्षों के लक्षण वर्णन सक्षम होना चाहिए। हम से पता चलता है, जो 77 कश्मीर (2A चित्रा), पर 2 एन तेज isotherms मापा जाता है कि 30 पीसीपी चक्र काफी हद तक ओ कम पी / पी एन 2 तेज बादसामग्री में नए micropores की उपस्थिति का संकेत, वृद्धि हुई है। मूल केवल पत्थर का खंभा बढ़ जाती है की सतह क्षेत्र में 389 मी 2 / छ करने के लिए 106 मी 2 / छ से लगभग चार गुना। बस चक्र की एक छोटी संख्या (10 पीसीपी चक्र) 156 मी 2 / जी की एक सतह क्षेत्र के लिए सामग्री के porosity की वृद्धि मापा गया था प्रदर्शन। विस्तृत दृष्टिकोण का उपयोग कर झरझरा सामग्री की तैयारी सिर्फ फे आधारित पीसीपीएस तक सीमित नहीं है। घन द्वारा फे स्थानापन्न, परिणामी CuBTC कोटिंग के सिर्फ 10 चक्रों 219 एम 2 / छ 106 एम 2 / जी से MOPH की सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए आवश्यक थे। ध्यान में लीन होना आकार वितरण (2A चित्रा) के रूप में दिखाया संशोधित सामग्री में मौजूद नई pores के एक व्यास के छोटे से अधिक 3 एनएम है। बहुलक केवल पत्थर का खंभा की सतह पर पीसीपी कोटिंग के वितरण SEM का उपयोग जांच की गई थी। 2B आंकड़ा, एक microglobul पर आधारित एक झरझरा संरचना के होते हैं, जो 30 पीसीपी चक्र के बाद एक केवल पत्थर का खंभा, से पता चलता हैगिरफ्तारी नेटवर्क है, इस प्रकार मूल बहुलक केवल पत्थर का खंभा की प्रारंभिक आकृति विज्ञान को बनाए रखना है। बड़े meso- और macropores जैविक बहुलक केवल पत्थर का खंभा के उत्कृष्ट प्रवाह गुण को बनाए रखने के संशोधन के बाद बरकरार रहेगा। फुट आईआर का प्रयोग हम FeBTC पीसीपी, की कुर्की के लिए (1,707 सेमी -1 में बैंड) कार्बोक्जिलिक कार्य समूहों की प्रारंभिक समावेश की पुष्टि की है और साथ ही बैंड 1382 की वृद्धि से कोटिंग के विकास पर नजर रखने, 1449, 1627 और 3400 सेमी - 1 (चित्रा -2)। TGA परफॉर्मिंग हम सामग्री (चित्रा 2 डी) में फे (तृतीय) की राशि की वृद्धि मापा। पाउडर एक्स-रे विवर्तन का प्रयोग हम 600 डिग्री सेल्सियस पर tga के अवशेषों 2 ओ 3-फे α पुष्टि की है कि, और अवशेषों की बड़े पैमाने पर आधारित है, हम मूल बहुलक केवल पत्थर का खंभा और MOPHs पर जन% फ़े की गणना। एक सांकेतिक उदाहरण के रूप में, मूल केवल पत्थर का खंभा पर प्रारंभिक% फ़े 1.1% है, और अगर यह मान 10.5% एक के लिए बढ़ाfter 30 पीसीपी चक्र।

MOPHs की तैयारी अनुप्रयोगों के माध्यम से प्रवाह के विकास के लिए एक केशिका स्तंभ प्रारूप करने के लिए आसानी से अनुकूल है। इस मामले में, तैयार MOPH pores के सतह पर साइटों यह कम प्रचुर मात्रा में phosphopeptides की IMAC संवर्धन के लिए एक उत्कृष्ट उम्मीदवार बनाता है (तृतीय) फ़े के एक उच्च बहुतायत युक्त। स्थिर फे (तृतीय) के साथ मूल समर्थन, 5 या 10 पीसीपी चक्र 21 के बाद एक अनुरूप समर्थन की तुलना में है जब सामग्री के प्रदर्शन के एक क्रमिक वृद्धि मनाया जाता है। एक MOPH केशिका स्तंभ की तैयारी में महत्वपूर्ण कदम FeBTC समन्वय बहुलक के चक्रों की संख्या MOPH स्तंभ के आगे आवेदन के लिए उपयुक्त है कि यह सुनिश्चित करने के लिए है। एक उदाहरण के रूप में, चित्रा 3 एक MOPH केशिका स्तंभ का उपयोग पच वाणिज्यिक गैर वसा वाले दूध से phosphopeptides के संवर्धन के लिए प्राप्त परिणाम से पता चलता है। इस उदाहरण में, एक MOPH स्तंभ 10 FeBTC चक्र का प्रदर्शन करने के बाद एकphosphopeptides के लिए उल्लेखनीय चयनात्मकता। संवर्धन के बिना नमूना के प्रत्यक्ष विश्लेषण करके, कम प्रचुर मात्रा में phosphopeptides में से कोई भी पता चला रहे हैं। विकसित MOPH सामग्री का उपयोग कर एक ही नमूना समृद्ध बनाने के बाद, 12 विभिन्न phosphopeptides चुनिंदा उनके संतोषजनक ढंग से पता लगाने के लिए सक्षम करने निकाले जाते हैं। 30 FeBTC चक्र के साथ संशोधित एक केशिका स्तंभ की क्षमता nitriloacetic एसिड 28 के आधार पर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लोहे आत्मीयता जैल से बेहतर है, जो 3.25 μmol एटीपी / एमएल है। विकसित फे आधारित MOPH ऐसे organophosphorus कीटनाशकों और तंत्रिका एजेंट के रूप में अन्य organophosphates, की निकासी के लिए संभावित रूप से लागू किया जा सकता है। biomolecules के संवर्धन की दिशा में MOPH के चयनात्मकता समन्वय बहुलक की तैयारी के लिए विभिन्न बंधन गुणों के साथ एक धातु का चयन करके देखते जा सकता है।

हम एक झरझरा बहुलक केवल पत्थर का खंभा, में अत्यधिक झरझरा पीसीपी कोटिंग्स के विकास के लिए एक सरल प्रक्रिया का प्रदर्शन किया है जोसमान रूप से बहुलक macropores कोटिंग एक कार्यात्मक पीसीपी युक्त प्रवाह के माध्यम से समर्थन का पहला उदाहरण है। एक कॉलम प्रारूप में पैक या झरझरा पॉलिमर में एम्बेडेड रहे हैं जब जिसके परिणामस्वरूप MOPHs झरझरा ठोस के छोटे pores में अंतर-कण रिक्तियों के माध्यम से प्रवाह के साथ जुड़े diffusional जन परिवहन की सीमा है, साथ ही प्रवेश पर काबू पाने के। हम IMAC द्वारा phosphopeptides के संवर्धन के लिए इन सामग्रियों की उपयोगिता दिखाया। यहां बताया प्रक्रिया कई पीसीपीएस और इसी तरह की सामग्री का उपयोग कर कार्यान्वित किया जा सकता है। तकनीक का मुख्य सीमा कोटिंग की श्रमसाध्य पुस्तिका तैयारी है। हालांकि, लेखकों द्वारा वर्तमान शोध कंप्यूटर नियंत्रित प्रवाह तकनीक का उपयोग कर इस पद्धति के स्वचालन की ओर ध्यान केंद्रित कर रहा है।

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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

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References

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रसायन विज्ञान अंक 101 झरझरा सामग्री संकर सामग्री बहुलक monoliths झरझरा समन्वय पॉलिमर प्रवाह के माध्यम से समर्थन करता है phosphopeptide संवर्धन मास स्पेक्ट्रोमेट्री
Phosphopeptides की बढ़ी संवर्धन के लिए Macroporous पॉलिमर Monoliths पर अत्यंत झरझरा समन्वय बहुलक कोटिंग्स की तैयारी
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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).

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