Summary
Kuvars kristal mikrodengesi mikron veya submikron aralığındaki filmler için doğru kütle ve viskoelastik özellikler sağlayabilir, bu da biyomedikal ve çevresel algılama, kaplama ve polimer bilimi araştırmalarına yöneliktir. Numune kalınlığı, sensörle temas eden malzemeden elde edilebilen bilgileri etkiler.
Abstract
Bu çalışmada, kuvars kristal mikrodenge deneyleri için ince film hazırlığının verilerin uygun modellemesini nasıl bilgilendirdiğini ve filmin hangi özelliklerinin ölçülebileceğini nasıl belirlediğine çeşitli örnekler savuruyoruz. Kuvars kristal mikrodengesi, yüksek frekansta salınım sağlayan bir kuvars kristalinin mekanik rezonansındaki değişiklikleri gözlemleyerek uygulanan bir filmin kütlesi ndeki ve/veya mekanik özelliklerindeki ince değişiklikleri ölçmek için benzersiz hassas bir platform sunar. Bu yaklaşımın avantajları arasında deneysel çok yönlülüğü, çok çeşitli deneysel zaman uzunlukları üzerindeki özelliklerindeki değişiklikleri inceleme yeteneği ve küçük örneklem boyutlarının kullanımı sayılabilir. Sensöre yatırılan tabakanın kalınlığı ve kesme modülüne dayanarak malzemeden farklı bilgiler elde edebileceğimizi gösteriyoruz. Burada, bu kavram özellikle tuz konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak şişme sırasında altın ve polielektrolit kompleksleri üzerinde adsorbe kollajen kütle ve viskoelastik hesaplamaları ile sonuçlanan deneysel parametreleri görüntülemek için istismar edilir.
Introduction
Kuvars kristal mikrodengesi (QCM), yüzeye yapışan kütleye bağlı olan rezonans frekansını izlemek için kuvars kristalinin piezoelektrik etkisinden yararlanır. Teknik, bir AT kesim kuvars kristal sensörünün (genellikle 5 MHz aralığında)1'in rezonans frekansını ve bant genişliğini, bir filmin birikmeden sonra sensörün frekansı ve bant genişliğiyle karşılaştırır. İnce film özellikleri ve arayüzleri incelemek için QCM'yi kullanmanın çeşitli yararları vardır, buna kütleye karşı yüksek duyarlılık ve viskoelastik özellik değişikliklerine potansiyel olarak (örnek tekdüzelik ve kalınlığa bağlı olarak), yerinde2'deçalışmalar yapabilme ve geleneksel kesme romatolojisinden veya dinamik mekanik analizden (DMA) çok daha kısa bir romatolojik zaman ölçeğini araştırma yeteneği de dahil olmak üzere. Kısa bir reolojik zaman ölçeğini araştırmak, bu zaman ölçeğindeki yanıtın hem son derece kısa (ms)3 hem de uzun (yıl) süreler4'tenasıl değiştiğini gözlemlemeyi sağlar. Bu yetenek kinetik süreçlerin çeşitli çalışma için yararlı ve aynı zamanda geleneksel reometrik teknikleri yararlı bir uzantısıdır5,6.
QCM'nin yüksek hassasiyeti, son derece küçük biyomoleküllerin temel etkileşimlerini inceleyen biyolojik uygulamalarda da yoğun kullanımına yol açmıştır. Bir kaplamasız veya fonksiyonel sensör yüzeyi protein adsorpsiyon araştırmak için kullanılabilir; daha da, enzimler arasında karmaşık bağlanma olayları ile biosensing, antikorlar, ve aptamers kütle değişiklikleri dayalı incelenebilir7,8,9. Örneğin, bu teknik, sıvı içeren veziküllerin sert bir yapıya adsorpsiyonunun iki aşamalı bir işlem olarak düzlemsel lipid çift katmanlı hale dönüşümünün, frekans ve viskoelastisitedeki değişiklikleri gözlemleyerek anlaşılması için kullanılmıştır10. Son yıllarda, QCM ayrıca veziküller veya nano tanecikleri11tarafından ilaç dağıtımını izlemek için sağlam bir platform sundu. Malzeme mühendisliği ile moleküler ve hücresel biyolojinin kesiştiği noktada, qcm'yi malzemeler ve proteinler, nükleik asitler, lipozomlar ve hücreler gibi biyoaktif bileşenler arasındaki temel etkileşimleri açıklamak için kullanabiliriz. Örneğin, bir biyomateryale protein adsorpsiyonu inflamasyon gibi hücresel yanıtları aşağı aracılık eder ve genellikle biyouyumluluğun olumlu bir göstergesi olarak kullanılırken, diğer durumlarda kanla arabirim infilak eden kaplamalara hücre dışı protein eki damarlarda tehlikeli pıhtılaşmaya neden olabilir12,13. BU nedenle QCM, farklı ihtiyaçlar için en uygun adayları seçmek için bir araç olarak kullanılabilir.
QCM denemelerinin gerçekleştirmek için iki yaygın yaklaşımı deneyden benzer veriler toplar: ilk yaklaşım, iletkenlik zirvesinin frekans değişimini ve yarım bant genişliğini(Γ)kaydeder. İkinci yaklaşım, QCM dağılım (QCM-D), frekans kayması ve denklem 1,14 ile Γ ile doğru orantılı dağılım faktörü kaydeder
(1)
D dağılma faktörü ve ƒ frekansı dır. Hem D hem de Γ, filmin sensör üzerindeki sönümleme etkisiyle ilişkilidir ve bu da filmin sertliğinin bir göstergesidir. Subscript n kuvars sensörü (n = 1, 3, 5, 7...) tek rezonans frekansları olan frekans overtone veya harmonik, gösterir. Bir filmin kütle ve viskoelastik özelliklerini elde etmek için birden fazla harmonik kullanarak modellerin daha fazla tartışma Johannsmann tarafından bir inceleme bulunabilir14 ve Shull grup önceki kağıtları15,16,17,18.
QCM örnekleri nin hazırlanmasında göz önünde bulundurulması gereken en önemli noktalardan biri, ince filmin sensör yüzeyine nasıl uygulanacağıdır. Bazı yaygın yöntemler spin kaplama, daldırma kaplama, damla kaplama, ya da deneme sırasında sensör yüzeyine filmin adsorpsiyoniçerir 19,20. QCM örnekleri için dört bölge vardır: Sauerbrey sınırı, viskoelastik rejim, dökme rejim ve aşırı damped rejimi. Yeterince ince filmler için, Frekans kayması(Δƒ) filmin yüzey kütle yoğunluğunu sağladığı Sauerbrey sınırı uygulanır. Sauerbrey limiti içinde, frekans kayması rezonans harmonik ile doğrusal ölçekler, n, ve sönümleme faktörü değişiklikleri(D veya Γ) genellikle küçüktür. Bu rejimde ek varsayımlar yapmadan katmanın reolojik özelliklerini benzersiz olarak belirlemek için yeterli bilgi mevcut değildir. Bu rejimdeki veriler, filmin yüzey kütlesi yoğunluğunu (veya yoğunluğu bilinen a prioriise kalınlığı) hesaplamak için kullanılır. Kristalle temas eden ortamın yeterince kalın olduğu dökme rejimde, yarıcı kesme dalgası tamamen nemlendirilmeden önce ortama yayılır. Burada Δƒ kullanılarak hiçbir kütle bilgisi elde edilemez. Ancak, bu bölgede viskoelastik özellikler Δ ƒ ƒ ve ΔΓ 15, 18kombinasyonu kullanılarak güvenilir bir şekilde belirlenir. Dökme rejimde, ortam çok sertse, film sensörün rezonansını nemli olarak nemlandırarak QCM'den güvenilir verilerin toplanmasını önler. Viskoelastik rejim, filmin kesme dalgasının film boyunca tam olarak yayılmasını ve sönümleme faktörü için güvenilir değerlere sahip olmasını sağlamak için yeterince ince olduğu ara rejimdir. Sönümleme faktörü ve Δƒ daha sonra filmin viskoelastik özelliklerini ve kütlesini belirlemek için kullanılabilir. Burada, viskoelastik özellikleri yoğunluk ve karmaşık kesme modülü büyüklüğü ürünü tarafından verilir | G*| p ve Φ = arctan(G" / G'tarafından verilen faz açısı). Filmler Sauerbrey sınırında hazırlandığında, birim alan başınakütle, 21'inaltında gösterilen Sauerbrey denklemine göre doğrudan hesaplanabilir.
(2)
δƒn rezonans frekansındaki değişim, n ilginin overton, ƒ1 sensörün rezonans frekansı, Δm / A filmin alan başına kütle, ve Zq kuvars akustik empedans, AT kesme kuvars için Zq = 8.84 x 106kg / m2s. Viskoelastik rejim polimer filmlerinin incelenmesi için en uygundur ve hacim sınırı viskoz polimer22 veya protein çözeltilerinin incelenmesi için yararlıdır16. Farklı rejimler, tam viskoelastik ve kütle karakterizasyonu için optimum kalınlık genellikle film sertliği ile artan ilgi malzemenin özelliklerine bağlıdır. Şekil 1, bu tür malzemelerle ilgili olduğu gösterilen faz açısı ile film sertliği arasında belirli bir ilişki varsaydığımız filmin areal yoğunluğu, karmaşık kesme modülü ve faz açısı na göre dört bölgeyi tanımlar. Pratik ilgi birçok film qcm ile viskoelastik özellikleri incelemek için çok kalın, bazı biyofilmler gibi, kalınlıkları mikron yüzlerce onlarca sırada olduğu23. Bu tür kalın filmler genellikle QCM kullanarak çalışma için uygun değildir, ancak çok daha düşük frekanslı rezonatörler kullanılarak ölçülebilir (burulma rezonatörleri gibi)23, kesme dalgası film içine daha fazla yaymak için izin.
Belirli bir QCM numunesi için hangi rejimin uygun olduğunu belirlemek için, film kalınlığının(d)kuvars kristal sensörünün mekanik salınımının (λn) 15,16,18'eoranı olan d / λn parametresini anlamak önemlidir. İdeal viskoelastik rejim d / λn = 0,05 - 0,218' dir, 0,05'in altındaki değerlerin Sauerbrey limiti içinde olduğu ve 0,2'nin üzerindeki değerlerin kütle rejimine yaklaştığı yerdir. D / λn daha titiz bir açıklama başka bir yerde sağlanır15,18, ama sauerbrey sınırı ve viskoelastik sınırı delineating bir nicel parametre. Aşağıda kullanılan analiz programları bu parametreyi doğrudan sağlar.
QCM ile ince filmleri analiz etmek için bazı ek sınırlamalar vardır. Sauerbrey ve viskoelastik hesaplamalar filmin hem film kalınlığı boyunca hem de YANAL QCM elektrot yüzeyinde homojen olduğunu varsayar. Bu varsayım boşluklar veya dolgu mevcut olan filmleri incelemek için zor olsa da, aşılı nano tanecikleri oluşan filmlere bazı QCM araştırmalar olmuştur6. Heterojenlikler genel film kalınlığına göre küçükse kompozit sistemin güvenilir viskoelastik özellikleri elde edilebilir. Daha heterojen sistemler için viskoelastik analizden elde edilen değerler her zaman dikkatle görülmelidir. İdeal olarak, heterojenliği bilinmeyen sistemlerden elde edilen sonuçlar homojen olduğu bilinen sistemlere karşı doğrulanmalıdır. Bu yazıda açıklanan örnek sistemde aldığımız yaklaşım budur.
Bu yazıda gösterdiğimiz önemli bir nokta, frekans etki alanında (Γ'in raporlandığı yer) QCM ölçümleri ile zaman etki alanı deneyleri (D'nin raporlandığı) arasındaki tam yazışmadır. Her biri farklı ama kavramsal olarak ilişkili bir model sistemi içeren iki farklı QCM deneyinin, bir kez etki alanının ve bir frekans etki alanının sonuçları açıklanmıştır. İlk sistem bir zaman etki alanı (QCM-D) ölçümü sırasında temsili bağlayıcı kinetik ve zaman içinde adsorpsiyon denge göstermek için sensörkolajen eki basit bir örnektir. Kollajen vücutta en bol protein, bağlayıcı davranışlar ve morfoloji onun çok yönlülük için bilinir. Burada kullanılan kollajen çözeltisi adsorpsiyon9neden sensörün altın yüzeyinin ek işlevselleştirme gerektirmez. İkinci deneysel sistem, anyonik polistiren sülfonat (PSS) ve katyonik poli (diallyldimethylamumumum) (PDADMA) tarafından Sadman ve ark.22ile aynı şekilde hazırlanmış polielektrolit kompleksidir .22 . Bu malzemeler şişip tuz (bu durumda KBr) çözeltilerinde yumuşak hale gelir, polimer mekaniğinin bir frekans etki alanı yaklaşımı (QCM-Z) kullanılarak incelenmesi için basit bir platform sunar. Her protokol için, bir ölçümün hazırlanması, alınması ve analiz iå lemi Å il 2'de gösterilmiştir. Şema, QCM-Z ve QCM-D yaklaşımları arasındaki temel farkın veri toplama adımı nda ve deneyde kullanılan enstrümantasyonolduğunu gösterir. Belirtilen tüm numune hazırlama teknikleri her iki yaklaşımla da uyumludur ve her yaklaşım Şekil 1'degösterilen üç bölgede örnekleri analiz edebilir.
Verilerimiz, numunelerin bir ölçümden önce veya ölçüm sırasında sensör kaplaması ile hazırlanmasının, bir sistemin viskoelastik özelliklerini ayıklama yeteneğini gerektirdiğini göstermektedir. Bir deneyin erken aşamalarını uygun şekilde tasarlayarak, analiz adımı sırasında hangi bilgileri doğru bir şekilde toplayabileceğimizi belirleyebiliriz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
QCM-D Kollajen Adsorpsiyon
1. Numune Hazırlama ve Sensör Ön Temizliği
- PH = 5.6 elde etmek için gerekli olan pH'ı HCl ve NaOH ile ayarlayarak 0,1 M asetat tamponunun 20 mL'sini hazırlayın.
- Steril koşullar altında 20 mL asetat tamponuna fare kuyruğu kollajen çözeltisini 10 μg/mL'lik son konsantrasyona ekleyin.
- Organik ve biyolojik malzeme25,26kaldırmak için altın kaplı kuvars sensörü temizleyin.
- Sensörüaktif tarafı uv/ozon haznesinde yerleştirin ve yüzeyi yaklaşık 10 dakika boyunca tedavi edin.
- Isı 5:1:1 deiyonize su karışımı (dH2O), amonyağ (%25) ve hidrojen peroksit (%30) 75 °C'ye kadar. Sensörü 5 dk boyunca çözeltiye yerleştirin.
- Sensörü dH2O ile durulayın ve bir azot gazı akışı yla kurulayın.
- Sensörüaktif tarafı uv/ozon haznesinde yerleştirin ve yüzeyi 10 dakika boyunca tedavi edin.
NOT: Sensör yüzeyindeki çevresel kirlenmeyi en aza indirmek için ölçümden önce temizleme işlemi hemen yapılmalıdır.
2. QCM-D Ölçüm Veri Toplama
- Pompa, elektronik ünitesi ve bilgisayar yazılımı da dahil olmak üzere bir ölçüm almak için gerekli tüm ekipmanları açın.
- Akış modüllerini oda platformundan çıkarın ve modülü açmak için büyük başparmak vidalarını çıkarın.
- Sensör ilk temizlemeden sonra (adım 1.3.1-1.3.4) dışarıda bırakılmışsa, yüzeyde kirletici madde olmadığından emin olmak için sensörü deiyonize su (dH2O) ile durulayın ve azot gazı akışı yla kurulayın.
- Sensörü akış modülüne maruz kalan O-halkasına yerleştirin, önce bölgeyi bir azot gazı akışıyla kurutun ve O halkasının düz yattığını kontrol edin. Sensör aktif yüzey tarafı aşağı ve akım modülündeki işaretleyiciye doğru yönlendirilmiş çapa şeklinde elektrot ile yerleştirilmelidir.
- Akış modülünü kapatmak için başparmak vidalarını çevirin ve oda platformunda değiştirin. Akış modülüne ve harici pompaya gerekli PTFE pompa tüplerini takın.
- Uygun bilgisayar yazılımını kullanarak akış modülünün sıcaklığını 37 °C'ye ayarlayın. İstenilen değerde dengede olduğundan emin olmak için değişen sıcaklığı 10-15 dakika boyunca izleyin.
- Sensörün ilk rezonans frekanslarını bulun. Yazılım tarafından herhangi bir rezonans frekansı bulunamazsa, akış modülünün oda platformuna doğru şekilde yerleştirilip yerleştirilmediğini kontrol edin veya sensöre merkezi olduğundan ve uygun elektrik selaci nin yapılmasından emin olmak için akış modülüne yeniden monte edin.
- Giriş pompası borularını 1x fosfat tamponlu salin (PBS) çözeltisine yerleştirin. Harici pompa akışını 25 μL/dk'dan başlatın ve sıvının tüpten aktığından emin olmak için tüpü görsel olarak inceleyin.
NOT: Sıvı akış hızını anlık olarak 100 μL/dk veya daha fazlaya çıkararak sıvı akışını görmek daha kolay olabilir. Akışkan tüp boyunca hareket ediyor gibi görünmüyorsa, akış modülünün iki parçasının uygun bir mühür oluşturmaması büyük olasılıkla. Başparmak vidalarını sıkmayı, borunun konektörlerini giriş ve prizine kadar sıkmayı veya O-ringin düz ve ortalanmış olduğundan emin olmak için sensörü yeniden monte etmeyi deneyin. - 1x PBS'nin akışlı akışının akış modülünden en az 15 dakika boyunca düzgün bir şekilde dengelemesine izin verin.
- Veri toplamaya başlamak için bilgisayar yazılımındaki ölçümü başlatın. Kararlı bir taban çizgisi sağlamak için frekans ve dağılma değerlerini en az 5 dakika boyunca izleyin.
- Pompayı durdurun ve giriş boruyu kollajen-asetat tampon çözeltisine taşıyın ve sıvı akışına devam edin. Daha sonraki çözümleme için bu olayın saatini not edin.
- Yeni frekans ve dağıtım değerlerinin kararlı bir değere dengede durmasını bekleyin. Burada bu stabilizasyonun 8-12 saat sonra gerçekleşmesini bekliyoruz.
- Pompayı durdurun, giriş borularını 1x PBS çözeltisine geri taşıyın ve sıvı akışına devam edin. Daha sonraki çözümleme için bu olayın saatini not edin.
- Yeni frekans ve dağıtım değerlerinin kararlı bir değere dengede durmasını bekleyin. Burada bu stabilizasyon 30 dk sonra gerçekleşir.
NOT: 2.13 ve 2.14 adımları, daha fazla sayıda aşamayla daha zorlu deneylerde her yeni akış dönemi için tekrarlanabilir. - Ölçümün veri toplamasını sonla ve verileri kaydet.
- QCM ekipmanını temizleyin ve sökün.
- Dış pompanın sıvı akış hızını 500 μL/dk veya daha fazlaya çıkarın ve giriş borularını en az 20 dakika boyunca %2 Hellmanex temizleme çözeltisi çözeltisine yerleştirin.
NOT: Diğer deneyleriçin, sensörün daha fazla analizi isteniyorsa, 2.16.1 adımından önce sensörü çıkarın ve modüle başka bir temizleme sensörü yerleştirin. - Pompayı durdurun ve giriş borusu dH2O'ya taşıyın ve en az 20 dakika boyunca sistemi daha fazla yıkamak için sıvı akışını devam ettirin.
- Sıvı akışını durdurun ve sensörü akış modülünden çıkarın. Sensörü ve akış modülünün içini bir azot gazı akışı ile kurulayın. Bilgisayar yazılımını, elektronik üniteyi ve peristaltik pompayı kapatın.
NOT: Altın kaplı sensörler, 1.3.1-1.3.4 adımlarında ayrıntılı olarak belirtildiği gibi düzgün bir şekilde temizlenebilir ve çeşitli ölçümler için yeniden kullanılabilir. Bir sensörün artık güvenilir ölçümler için yeniden kullanılamayabildiği göstergeler, ilk rezonans frekanslarında büyük değişkenlik ve tampon akışı olan temel ölçümlerde önemli sürüklenmeler içerebilir, ancak bunlarla sınırlı değildir. Veriler, QCM-D ekipmanı konusunda uzmanlaşmış şirketler tarafından sağlananlar da dahil olmak üzere, tercih edilen yazılımda açılabilir ve analiz edilebilir.
- Dış pompanın sıvı akış hızını 500 μL/dk veya daha fazlaya çıkarın ve giriş borularını en az 20 dakika boyunca %2 Hellmanex temizleme çözeltisi çözeltisine yerleştirin.
QCM Polielektrolit Kompleksi Şişmesi
3. Örnek Hazırlama
NOT: Bu deney, veri toplama ve analiz için Shull araştırma grubu içinde geliştirilen bir MATLAB programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
- İlk olarak, vektör ağı analizörüne ve bilgisayara bağlı bir numune tutucuya çıplak kuvars kristal sensörü yerleştirin. Sensöre salınım gerilimi uygulamak için analizörü açın ve havadaki sensör için bir referans iletkenlik spektrumu toplayın.
- Numune tutucuyu distile suyla dolu dudaksız 100 mL'lik bir kabın içine batırın ve sudaki çıplak sensör için bir referans iletkenlik spektrumu toplayın.
- Potasyum bromür (KBr) 0,5 M çözeltisi hazırlayın.
- 1,79 g KBr'yi 30 mL distile suda çözün. Eriyene kadar çalkalayın.
- KBr çözeltisine küçük bir silikon gofret takın ve filmin sensörden çıkmasını önlemek için kuvars sensörü için bir slayt oluşturun.
- Sensörü spin kaplamaiçin hazırlayın.
- Spin kat parametrelerini 10.000 rpm, 8.000 ivme ve 5 s olarak ayarlayın.
- Sensörü spin kaplamaya takın ve vakumu açın.
- Sensörün yüzeyini etanolle kapatın ve sensör yüzeyini temizlemek için spin kaplamayı çalıştırın.
- PEC (PSS:PDADMA Sadman ve ark ayrıntılı olarak aynı şekilde hazırlananekleyin. 22) sensörün yüzeyine.
- Kompleks iki aşamadaysa (polimer açısından zengin ve polimer fakir), boruyu yavaşça çözeltiye takın. Pipeti daha yoğun polimer zengin faza hareket ettirirken kabarcıkları üfleyerek pipeti boşaltın.
- Polimer açısından zengin fazda birkaç kabarcık saldıktan sonra, polimer açısından zengin çözeltinin 0,5-0,75 mL'sini pipete yerleştirin. Polimer zayıf fazın pipete girmesine izin vermemek için pipet ampulü üzerindeki basıncıkorumak, boruyu çözeltiden dışarı çekin.
- Kimwipe kullanarak pipetin dışını silin. Kuvars sensörünün yüzeyine yüzeyi tamamen kaplayacak kadar çözelti ekleyin. Sensör yüzeyinde çözeltide görünür kabarcık olmadığından emin olun.
- PEC numunesini döndürün ve filmde tuz kristalizasyonunu önlemek için sensörü hemen 0,5 M KBr çözeltisine batırın.
NOT: Bu adımı bazen koordine etmek zordur. En iyi sonuçlar için sensörü KBr çözeltisinin hemen üzerinde bırakın. - Filmin en az 12 saat süreyle anneal'a girmesine izin verin.
NOT: Deneyi gerçekleştirmekolaylığı için, akşam 4.
4. Filmin Hava ve Suda Ölçülmesi
- Fazla KBr'yi filmden ve sensörün arka tarafındaki kbr'yi çıkarmak için sensörü distile suyla dolu bir kabına aktarın. Sensörü çözeltide 30-60 dk bekletin.
- Havada filmin bir ölçüm alın. Havadaki çıplak sensöre başvuru. Film verilerinin dengede olmasını bekleyin.
- Kurutulmuş kalsiyum sülfatı 100 mL dudaksız kabına takın ve tamamen kuru film kalınlığını ölçün. Kabın kalsiyum sülfatını çıkarın ve kabı damıtılmış suyla durulayın.
- 100 mL dudaksız kabı 30 mL distile su ile doldurun. Suyun filmin etrafında dolaştığından emin olmak için bir karıştırma çubuğu takın. Filmi yaklaşık 30-45 dakika suda veya film verileri dengelenirolana kadar ölçün. Sudaki çıplak sensöre başvuru.
- Distile suda 3 M KBr'lik 15 mL'lik bir çözelti hazırlayın. 5,35 g KBr'yi mezun olmuş bir silindire ölçün ve distile suyla 15 mL'ye doldurun. Eriyene kadar girdap.
- KBr çözeltisini 0,1 M'lik artışlarla distile su ile kabına ekleyin. Tablo 1, 3 M KBr çözeltisinin mL'indeki 0,1 M'lik artışları özetler. KBr çözeltisinin suya eklendiği yerden filmle yüzleşin ki film erimesin. KBr çözeltisinin başka bir ekini eklemeden önce sistemin dengede olduğundan emin olun.
- Tüm veriler elde edildikten sonra, filmi tutucudan çıkarın ve distile su kabına yerleştirin. Tuz film (30-60 dk) bırakın ve hava film kuru.
- PEC filmini sensörden temizlemek için, kabın üzerine KBr ekleyin ve çözeltiyi yavaşça döndürün. 5-10 dakika oturun. Bu işlemi 2-3 kez tekrarlayın, ardından sensörü distile suyla durulayın.
NOT: Sensörden gelen yanıt hala iyiyse sensör temizlenebilir ve yeniden kullanılabilir. Bu, ilgi harmonikleri için küçük mutlak bant genişliği okumalarına sahip sensör tarafından kontrol edilebilir (<100 Hz).
5. Veri Analizi
- Sadman tarafından oluşturulan QCM-D veri analizi MATLAB GUI açın (https://github.com/sadmankazi/QCM-D-Analysis-GUI)27. "Load QCM" seçeneğini seçerek filmi hava veri dosyasında açın.
NOT: Shull grubu QCM(https://github.com/shullgroup/rheoQCM)için veri toplama ve analiz için benzer bir Python GUI geliştirmiştir. Analiz kodunun bir kısmı, hem verileri çözümleme hem de bu makaledeki şekilleri oluşturmak için ek bilgilerde sağlanır. - İstediğinhesaplamayı (3,5,3 veya 3,5,5), gamave hava simgelerinde film seçin. Çizim QCM'yitıklatın.
- Deneyden en çok eşitedilen veri noktasını (genellikle son veri noktası) kullanarak kuru filmin kalınlığını belirleyin. Bu değeri kaydedin.
- Filmi su veri dosyasında açın. Adım 5.2'deki gibi aynı parametreleri seçin, havada film yerine sudaki film hariç.
- Şişme deneyinin her bir denge adımından sonra film kalınlığını, karmaşık kesme modülasyonlarını ve viskoelastik faz açısını belirleyin. Bu değerleri iyonik mukavemetle birlikte kaydedin (0-1 M arasında 0,1 M artışlarla).
- Yüzde şişlik olarak belirleyin
(3)
dp çözeltiden film kalınlığı ve dpkuru film kalınlığı nerede.
(3)Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Protein adsorpsiyonsırasında zamanla frekans değişimleri Şekil 3A-B'degösterilen karakteristik bir eğri ve plato sergiler. Çıplak sensör yüzeyinde 1x PBS'nin ilk arabellek yıkaması, yalnızca frekans değişikliklerine neden olur ve gelecekteki veri noktaları için bir referans görevi görmek için sabit bir taban çizgisi sunar. Kollajen çözeltisinin piyasaya sürülmesi protein adsorpsiyonunun başlamasına neden olur, zaman içinde sürekli bir frekans düşüşü olarak gözlenen, sabit bir bazal çizgide bağlı kollajen platoların yoğunluğukadar(Şekil 3A). Tam frekans ve kütle değerleri sensörün saflığına ve yüzey enerjisine son derece bağlıdır. Bu parametreler göz önüne alındığında, son tampon yıkama sensör yüzeyinden sadece küçük bir miktar yapışmamış protein kaldırır, frekans hafif bir artış ile sonuçlanan. Bu dönemde her zaman sadece hafif bir kütle düşüşü beklemeliyiz ve sensöre bağlı kararlı miktarda protein göstermeliyiz (Şekil 3B).
Her dönem için kararlı bir frekans ölçümüne ulaşmanın önemi abartılamaz. Sıcaklık, nem ve çözelti konsantrasyonu gibi çevresel değişkenlerdeki hafif dalgalanmalar ham verilerde gözlemlenebilir farklılıklara yol açabilir. Bu nedenle, bu değişkenlerin en az 5-10 dk'lık kararlı frekans ve dağılma faktörü ölçümlerinden önce değiştirilmesi, frekans ve dağılımdaki tam değişiklikleri yanlış yansıtabilir. Şekil 3C-D'desuboptimal veri kümesi örneği gösterilmiştir. Burada, şekil A-Bolarak aynı çözelti konsantrasyonu ve akış hızı parametreleri kullanılır, ancak cihaz ortamının ölçüme başlamadan önce dengede olmasına izin verilmemektedir. Sensörün salınım frekansının doğal olarak yerleşmesi, değişen sıcaklık ve sıvı konsantrasyonu ile aynı anda meydana geliyor ve referans görevi görecak herhangi bir potansiyel taban çizgisini gizliyor(Şekil 3C). Bunun yerine, referans olarak hareket etmek için dönem içinde tüm dinamik frekans aralığının ortalamasını seçmek zorunda kalırız. Son olarak, kollajen akışının son PBS yıkamaya başlamadan önce kararlı bir kütlede dengede durmasına izin verilmez, pbs sisteme girmeden hemen önce hala değişen frekans kaymaları tarafından görüldüğü gibi. Bu eylem kütle hesaplamalarını etkilemez, ancak sensörüzerindeki proteinin adsorptif potansiyelini tam olarak tanımlamaz (Şekil 3D).
Kollajen adsorpsiyon deneyinin ilk aşamalarında film, N (t < Şekil 3'te2 saat) bağımsız δƒ/n değerleri ile gösterilen Sauerbrey rejimindedir. Deney ilerledikçe film viskoelastik rejime doğru ilerler ve δ ƒ/n değerleri ile gösterilir ve artık örtüşmemektedir(t > 2.5 saat). Bu davranış değişikliğini fark ederek kollajen deneyinden elde edilen veriler iki farklı yöntem kullanılarak areal kütle ve viskoelastik özelliklerine bakmak için analiz edilmiştir. İlksi Shull grubu tarafından derlenen bir Python komut dosyası kullanır. Bu komut dosyası, PEC deneyi için kullanılan MATLAB veri toplama ve analiz yazılımıyla aynı matematiksel temele sahiptir. Bu bitişik harmonik15 de mülkiyet farklılıkları için hesap bir güç hukuk modeli kullanır ve ek bilgilerde sağlanır. İkinci yöntem, kollajen filminin gerçek kütlesini, karmaşık kesme modüllerini ve faz açısını hesaplamak için ticari bir yazılım paketinde viskoelastik modelden belirlenen değerleri kullanır. Bu yazılımdan alınan viskoelastik model kalınlık (d), elastik modül (μ) ve viskoziteli (η) raporlanır. Elastik modül ve viskozite Kelvin-Voigt modelinin elemanlarıdır ve aşağıdaki ifadelerle karmaşık modülün büyüklüğüne ve fazına dönüştürülür:
(4)
(5)
ωn = 2πnƒ1 ƒ1 kuvars sensörünün temel frekansı (5 MHz) dir. Şekil 4, üçüncü ve beşinci harmonik Δ ƒn ve ΔDn değerlerinden hesaplanan kollajen adsorpsiyon için belirlenen viskoelastik özelliklerini gösterir. Şekil 5, Şekil 4'teki özellikleri ticari yazılım sonuçlarından dönüştürülen özelliklerle karşılaştırır. Şekil 5'tede görüleceği gibi, ticari yazılım değerleri filmi Python komut dosyasından daha yumuşak olarak bildirir.
Şekil 6 önceki QCM deneylerinde gözlenen bir ilişkiyi açıklar3,22 viskoelastik faz açısı ve karmaşık kesme modülünün büyüklüğü arasındaki doğrusal ilişkiyi gösteren. Yeşil çizgi, su gibi newton sıvısının uç noktalarına sahip olan bu doğrusal ilişkiyi gösterir (| G*| p = 105Pa • g/cm3 ve Φ = 90° ƒ3 = 15 mHz) ve elastik katı veya camsı polimer (| G*| p = 109Pa • g/cm3 ve Φ = 0°). QCM kullanılarak incelenen birçok polimer malzeme PSS:PDADMA karmaşık sistem22kullanılarak ölçülen bu genel ampirik eğilim, izleyin. PEC daha yüksek tuz konsantrasyonlarına sahip çözeltilere tabi tutulduğundan, numune sert, camsı bir numune olmaktan daha viskoz ve sıvı olmaya geçiş eder; özellikleri bu spektrum yeşil çizgi üzerinde düşüyor. Karşılaştırma amacıyla, dengelenmiş kollajen film için Python komut dosyası kullanılarak hesaplanan özellikler de Şekil 6'daçizilmiştir. Arasındaki ilişki | G*| p ve Φ her iki sistem için de aynı olması bekleniyor, her iki sistem su ile şişmiş camsı polimerler olduğu göz önüne alındığında. Filmin su içeriği eğri boyunca belirli bir noktayı belirler. Burada kollajen sistemine en yakın mekanik özelliklere sahip PEC sistemi %20 polimer çözeltisine karşılık gelmektedir. Bu karşılaştırmadan, adsorbe kollajen filmdeki polimer konsantrasyonunda da %20'ye yakın olduğu var. Bu sonuç, bizim durumumuzda, uygun olarak tasarlanmış iki QCM deneyinden elde edilen sonuçların karşılaştırılması yla elde edilen çok yararlı bir sonuçtur. Bu deneylerden biri bir zaman etki alanı (QCM-D, kollajen) deneyi, diğeri ise bir frekans etki alanı (QCM-Z, PEC) denemesiydi, ancak bu tür denemeler tamamen değiştirilebilir, her iki durumda da protokol ler yeterlidir.
Şekil 1: Sauerbrey, viskoelastik, dökme ve aşırı amplü rejimlerin arsa. Çizim, örnek areal kütlesi (kalınlıkla ilgili) ve viskoelastik özelliklerine dayalı olarak QCM verilerinden farklı bilgi türlerinin elde edilebildiği rejimleri gösterir. Mavi çizginin altında, sadece numunenin kalınlığının hesaplandığı Sauerbrey rejimi vardır. Orta bölge için numunenin kütlesi ve viskoelastik özellikleri hesaplanabilir. Parselin sol üst kısmındaki dökme rejimde viskoelastik bilgi elde edilebilir ancak deneyler artık numune kalınlığına duyarlı değildir. Sağ üstte, aşırı damped rejimi örnek bir QCM ölçümü yapılacak için çok kalın olduğunu gösterir. Çizimde, üçüncü harmonikteki viskoelastik faz açısı ile karmaşık kesme modülünün (Şekil 6'dakiyeşil çizgi) büyüklüğü arasında doğrusal bir ilişki varsayılır. Dökme rejim, kalınlığın kesme dalgasının çürüme uzunluğunun iki katından fazla olduğu bölge olarak tanımlanır. Sauerbrey rejimi Δƒ/3 ve Δƒ/5'in 10 Hz'den daha az olduğu ve aşırı damplı rejimin Γ5'in 20.000 Hz'den(D5 > 1600 ppm) daha büyük olduğu rejim olduğu bölge olarak tanımlanır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: QCM ölçümü içindeki önemli adımların akış diyagramı. QCM-Z veya QCM-D deneyinin şeması. İlk adımdaki diyagram, sensör yüzeyine film uygulamak için kullanılan farklı tekniklerle altın elektrotlara (altın) ve sensörün üstünde (mor) film olan bir QCM sensörüdür (gri). Filmin kalınlığı, d, gösterilir. İkinci adım, QCM-Z (üstte) ve QCM-D (altta) deneysel protokollerden gelen verileri vurgular. Üçüncü adım, örneğin analiz edilebildiği bölgeyi belirlemektir. Dördüncü adım, verilen çözümleme bölgesinden elde edilen verileri gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Kollajen adsorpsiyon için "İyi" ve "Kötü" QCM-D verileri. Kollajen adsorpsiyon deneyi için sıklık ve sönümleme faktörlerinin çizimleri. (A) Dengelenmiş frekans değişimleri, (B) Dengelenmiş sönümleme faktörü değişimleri, (C) Dengesiz frekans değişimleri ve (D) Dengesiz sönümleme faktörü değişimleri. (B) ve (D)cinsinden, sönümleme faktörü kayması, dağılım faktörü, D ve bant genişliği, Γ, aynı parametre her iki vardiya ile ölçüldüğünden çizilir. Frekans ve gama kaymaları kendi harmoniklerine göre normalleştirilmiştir(n = 3 veya 5). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Bir güç yasası modeli kullanılarak kollajenviskoelastik analizi. (A) areal kütle, (B) karmaşık kesme modülü ve kollajen adsorpsiyon deneyi için (C) viskoelastik faz açısı. İlk 10 saat sensör yüzeyine kollajen ana adsorpsiyon aşaması nı göstermek, 10 ve 20 arasında periyod 20 saat yapılan tampon yıkama önce denge aşaması gösteren. Hata çubukları, Δƒ ve ΔΓ'de Γ'ın%1'ine eşit bir hata varsayarak kalınlık ve viskoelastik özelliklerin hesaplamalarında belirsizlikleri temsil ediyor. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Bir güç yasası modeli ve ticari yazılım modeli kullanarak kollajen viskoelastik analizi. (A) areal kütle, (B) karmaşık kesme modülü ve kollajen adsorpsiyon deneyi için (C) viskoelastik faz açısı. Γ değerleri deneysel verilerden Δƒ ve ΔD değerleri kullanılarak Python komut dosyası ile belirlenirken, D değerleri ticari yazılımdan viskoelastik modelin sonuçlarından dönüştürülür. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Kollajen ve PSS:PDADMA verilerinin Modifiye Van Gurp-Palmen arsa. VISkoelastik faz açısının bir çizimi ve QCM kullanılarak ölçülebilir numunelerin genel aralığı üzerinde karmaşık kesme modülü. Yeşil çizgi, Şekil 1'ingeliştirilmesinde varsayılan iki özellik arasındaki doğrusal ilişkiyi gösterir. PSS:PDADMA polielektrolit kompleksi (PEC) verileri Sadman ve ark.'nın izniyle yeniden basılmıştır. 22, telif hakkı 2017 Amerikan Kimya Derneği. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Çözeltinin Azılılığı (M) | mL 3 M KBr |
| 0.1 | 1 |
| 0.2 | 1.1 |
| 0.3 | 1.2 |
| 0.4 | 1.3 |
| 0.5 | 1.4 |
| 0.6 | 1.5 |
| 0.7 | 1.6 |
| 0.8 | 1.8 |
| 0.9 | 1.9 |
| 1 | 2 |
Tablo 1: PEC şişme deneyi için molar artışlar. Şişme deneyi için su çözeltisinin azızlığını 0,1 M artırmak için gerekli olan 3 M potasyum bromür çözeltisinin miktarı (mL olarak).
Ek Dosyalar: Python Kodu. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Kollajen adsorpsiyon sonuçları Sauerbrey ve viskoelastik rejimleri kapsar. Normalleştirilmiş frekans kaymalarını ilgili harmonik sayıya göre çizerek, Sauerbrey limitinin ölçümün yaklaşık ilk 2 saatiçin geçerli olduğunu gözlemliyoruz. Ancak sensöre artan kütle yapışmasıyla, üçüncü ve beşinci harmonikler için normalleştirilmiş frekans değişimleri birbirlerinden sapmaya başlar(t > 2 h), adsorbe filmin viskoelastik özelliklerini belirleme yeteneğini gösterir.
Yazılımdan elde edilen viskoelastik modelleme sonuçları ile Shull grubundan güç yasası modellemesi arasında doğrudan bir karşılaştırma, hesaplanan malzeme özelliklerinde belirgin bir fark olduğunu göstermektedir. Ölçüm süresince, ticari yazılımlardan elde edilen viskoelastik modellenmiş veriler daha düşük karmaşık kesme modülülü daha kalın ve daha yumuşak bir katmanı temsil eder(Şekil 5). Bu modeller arasındaki viskoelastik özelliklerdeki farklılıklar, her sistem için yapılan hesaplamalarda yapılan varsayımlardan kaynaklanmaktadır. Bir fark viskoelastik özelliklerinin frekans bağımlılığı hakkında yapılması gereken bir varsayım ile ilgilidir. Belirli bir harmonik (örneğin n = 3) frekans yanıtı üç parametreye(pd, | G*3| p, Φ3) ancak sadece iki bağımsız miktar(Δƒ3 ve ΔΓn ~ ΔDn)ölçülür. Bu tutarsızlık nedeniyle, soruna ek bir bilinmeyen eklemeden ek bir harmoniktan en az bir ek miktar (frekans kayması veya dağılma) almamız gerekir. Kalınlığı ve yoğunluğu açıkça frekansa bağlı değildir, ancak karmaşık kesme modülü yok. Güç hukuku yaklaşımı, küçük bir frekans aralığında faz açısının sabit olduğunu varsayabileceğimiz gerçeğine dayanır, çok daha geniş bir frekans aralığı üzerinde güç yasası davranışı olan bir malzemeye eşdeğer bir reolojik tepki ile15,16,18. Güç yasası üs, Λ, ayarlanabilir bir parametre değildir ama Φ / 90 ° eşittir, derece Φ ile. Güç yasası varsayımı ile, φ3 = 
Φ5 ve . Kantitatif viskoelastik modelleme için, güç hukuku modeli doğruluk ve basitliğin en iyi kombinasyonunu temsil eder, diğer ortak yaklaşımlara göre daha güvenilir sonuçlar verir, Kelvin-Voigt modeli de dahil olmak üzere, G'nin n ve G'den bağımsız olduğu varsayılır" ile doğrusal olarak arttığı varsayılır.
PSS:PDADMA verilerinin deneysel kurulumu göz önüne alındığında, Şekil 6'dakiverilerin üretilmesi için toplu ve viskoelastik rejimler üzerinde deneyler yapılmıştır. Protokol, viskoelastik rejim deneyleri için numune hazırlama yı ayrıntılarıyla, toplu deneyler, PEC, tuz ve su mevcut bir çözeltiye sensör yanıtına bakarak gerçekleştirilir. Numuneleri viskoelastik rejim deneyleri için hazırlamak için, viskoelastik rejim içinde kalmak için hedef kalınlık aralığını anlamak ve sensörün tepkisini aşırı amptentlemekten kaçınmak önemlidir. PSS:PDADMA sistemi için bu ideal aralık ~0,8 - 1,6 μm'dir. PEC başlangıçta suda şiştiğinde kalınlığı %45-50 oranında arttığı için, bu davranışın ilk film kalınlıklarında muhasebeletilmesi gerekiyordu ve başlangıç numune kalınlığı için ~0,45 - 0,65 m arasında bir hedef aralığı yapılması gerekiyordu. Filmin deney sırasında nasıl davranacağını iyi kavramak için en iyi hedef kalınlığı aralığı nın yanı sıra numune hazırlama için en iyi yöntem18anlamak için önemlidir.
Tam enstrümantal kurulum ne olursa olsun, bu yordamlar bir QCM deneme başlamadan önce örnek hazırlama dikkate önemini göstermektedir. Uygulanan katmanın kalınlığı, ölçülen verilerden çıkarılabilen bilgileri belirler. Herhangi bir ölçüme başlamadan önce, araştırmacı deneyden en çok hangi bilgiye ihtiyaç duyulduğunu göz önünde bulundurmalı ve tekniğin sınırlarını anlamalıdır. Doğru numune kalınlığı ve hazırlama yöntemi belirlenirken filmin viskoelastik özelliklerinin anlaşılması yararlıdır. Uygun örnekler için, hem zaman etki alanı hem de frekans etki alanı QCM araçları ustalıkla uygulamalar geniş bir yelpazede için doğru veri toplamak için kullanılabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
Bu çalışma NSF (DMR-1710491, OISE-1743748) tarafından desteklenmiştir. J.R. ve E.S. NSF'nin (DMR-1751308) desteğini kabul eder.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acetic acid | Sigma-Aldrich | A6283 | For collagen adsorption |
| Ammonium hydroxide solution | Sigma-Aldrich | 221228 | For collagen adsorption |
| Aqueous QCM probe | AWSensors | CLS 00050 A | For polyelectrolyte swelling |
| Collagen I Rat Protein, Tail | Thermo Fisher Scientific | A1048301 | For collagen adsorption |
| Distilled water | Sigma-Aldrich | EM3234 | For polyelectrolyte swelling; generally easy to acquire in research labs, but there is a catalog number in case it is not accessible |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 793175-1GA-PB | For polyelectrolyte swelling |
| Gibco Phosphate Buffered Saline | Thermo Fisher Scientific | 20012-027 | For collagen adsorption |
| Hellmanex III | Sigma-Aldrich | Z805939 | For collagen adsorption |
| Hydrogen peroxide solution | Sigma-Aldrich | 216763 | For collagen adsorption |
| Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Delicate Task Wipers, 1-Ply | Fisher Scientific | 06-666A | For polyelectrolyte swelling |
| NP2K VNA | Makarov Instruments | For polyelectrolyte swelling | |
| Poly(diallyldimethylammonium chloride), MW 200,000 | Sigma-Aldrich | 409022 | For polyelectrolyte swelling; for full synthesis procedure see Sadman et al. |
| Poly(styrene-sulfonate) sodium salt 30% weight in water | Sigma-Aldrich | 561967-500G | For polyelectrolyte swelling; for full synthesis procedure see Sadman et al. |
| Potassium Bromide | Sigma-Aldrich | 793604-1KG | For polyelectrolyte swelling |
| QSense QCM Explorer System | Biolin Scientific | For collagen adsorption | |
| Sodium acetate, anhydrous | Sigma-Aldrich | S2889 | For collagen adsorption |
| Spin coater, Model WS-650MZ-23NPP | Laurell technologies | For polyelectrolyte swelling |
References
- Marx, K. A. Quartz crystal microbalance: A useful tool for studying thin polymer films and complex biomolecular systems at the solution - Surface interface. Biomacromolecules. 4 (5), 1099-1120 (2003).
- Kleber, C., Hilfrich, U., Schreiner, M. In situ QCM and TM-AFM investigations of the early stages of degradation of silver and copper surfaces. Applied Surface Science. 253 (7), 3712-3721 (2007).
- Yeh, C. J., Hu, M., Shull, K. R. Oxygen Inhibition of Radical Polymerizations Investigated with the Rheometric Quartz Crystal Microbalance. Macromolecules. 51 (15), 5511-5518 (2018).
- Sturdy, L. F., Yee, A., Casadio, F., Shull, K. R. Quantitative characterization of alkyd cure kinetics with the quartz crystal microbalance. Polymer. 103, 387-396 (2016).
- Delgado, D. E., Sturdy, L. F., Burkhart, C. W., Shull, K. R. Validation of quartz crystal rheometry in the megahertz frequency regime. Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics. , 1-9 (2019).
- Bilchak, C. R., Huang, Y., Benicewicz, B. C., Durning, C. J., Kumar, S. K. High-Frequency Mechanical Behavior of Pure Polymer-Grafted Nanoparticle Constructs. ACS Macro Letters. 8 (3), 294-298 (2019).
- Hook, F., Rodahl, M., Brzezinski, P., Kasemo, B. Energy dissipation kinetics for protein and antibody-antigen adsorption under shear oscillation on a quartz crystal microbalance. Langmuir. 14, 729-734 (1998).
- Liss, M., Petersen, B., Wolf, H., Prohaska, E. An aptamer-based quartz crystal protein biosensor. Analytical Chemistry. 74 (17), 4488-4495 (2002).
- Felgueiras, H. P., Murthy, N. S., Sommerfeld, S. D., Brás, M. M., Migonney, V., Kohn, J. Competitive Adsorption of Plasma Proteins Using a Quartz Crystal Microbalance. ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (21), 13207-13217 (2016).
- Keller, C. A., Kasemo, B. Surface specific kinetics of lipid vesicle adsorption measured with a quartz crystal microbalance. Biophysical Journal. 75, 1397-1402 (1998).
- Olsson, A. L. J., Quevedo, I. R., He, D., Basnet, M., Tufenkji, N. Using the quartz crystal microbalance with dissipation monitoring to evaluate the size of nanoparticles deposited on surfaces. ACS Nano. 7 (9), 7833-7843 (2013).
- Xu, X., Zhang, C., Zhou, Y., Cheng, Q. L. J., Yao, K., Chen, Q. Quartz crystal microbalance study of protein adsorption on chitosan, chitosan/poly(vinyl pyrrolidone) blends and chitosan-graft-poly(vinyl pyrrolidone) surfaces. Journal of Bioactive and Compatible Polymers. 22, 195-206 (2007).
- Weber, N., Pesnell, A., Bolikal, D., Zeltinger, J., Kohn, J. Viscoelastic properties of fibrinogen adsorbed to the surface of biomaterials used in blood-contacting medical devices. Langmuir. 23, 3298-3304 (2007).
- Johannsmann, D. Viscoelastic, mechanical, and dielectric measurements on complex samples with the quartz crystal microbalance. Physical Chemistry Chemical Physics. 10 (31), 4516-4534 (2008).
- Denolf, G. C., Sturdy, L. F., Shull, K. R. High-frequency rheological characterization of homogeneous polymer films with the quartz crystal microbalance. Langmuir. 30 (32), 9731-9740 (2014).
- Martin, E. J., Mathew, M. T., Shull, K. R. Viscoelastic properties of electrochemically deposited protein/metal complexes. Langmuir. 31 (13), 4008-4017 (2015).
- Sturdy, L., Casadio, F., Kokkori, M., Muir, K., Shull, K. R. Quartz crystal rheometry: A quantitative technique for studying curing and aging in artists' paints. Polymer Degradation and Stability. 107, 348-355 (2014).
- Sadman, K., Wiener, C. G., Weiss, R. A., White, C. C., Shull, K. R., Vogt, B. D. Quantitative Rheometry of Thin Soft Materials Using the Quartz Crystal Microbalance with Dissipation. Analytical Chemistry. 90 (6), 4079-4088 (2018).
- Wasilewski, T., Szulczyński, B., Kamysz, W., Gębicki, J., Namieśnik, J. Evaluation of three peptide immobilization techniques on a qcm surface related to acetaldehyde responses in the gas phase. Sensors (Switzerland). 18 (11), 1-15 (2018).
- Lvov, Y., Ariga, K., Kunitake, T., Ichinose, I. Assembly of Multicomponent Protein Films by Means of Electrostatic Layer-by-Layer Adsorption. Journal of the American Chemical Society. 117 (22), 6117-6123 (1995).
- Sauerbrey, G. Verwendung von Schwingquarzen zur Wägung dünner Schichten und zur Mikrowägung. Zeitschrift für Physik. 155 (2), 206-222 (1959).
- Sadman, K., Wang, Q., Chen, Y., Keshavarz, B., Jiang, Z., Shull, K. R. Influence of Hydrophobicity on Polyelectrolyte Complexation. Macromolecules. 50 (23), 9417-9426 (2017).
- Sievers, P., Moß, C., Schröder, U., Johannsmann, D. Use of torsional resonators to monitor electroactive biofilms. Biosensors and Bioelectronics. 110, 225-232 (2018).
- Ringberg, J. Q-Sense Explorer Operator Manual. Biolin Scientific. , Stockholm, Sweden. (2017).
- Ringberg, J. Q-Sense User Guide: Instrument care and sensor pre-cleaning. Biolin Scientific. , Stockholm, Sweden. (2015).
- Kern, W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology. Journal of The Electrochemical Society. 137 (6), 1887 (1990).
- Sadman, K. sadmankazi/QCM-D-Analysis-GUI: QCMD-Analyze. , (2018).
