Hidrofilik Kaplama için Gliadin-siyanoakrilat Nanopartiküller Üretimi için Protokol

Özet

Bu makale, hidrofobik yüzeyi hidrofilik hale getiren protein bazlı nanopartiküllerin üretimi için bir protokol sunmaktadır. Üretilen nanoparçacık, gliadin-siyanoakrilat diblok kopolimerlerinin bir montajıdır. Üretilen nanopartikül ile sprey kaplama, hedef malzemenin yüzeyini hidrofilik bir yüzeye dönüştürür.

Özet

Bu makalede, basit sprey kaplama ile hidrofilik hidrofobik yüzey değişiklikleri protein bazlı nano partiküllerin üretilmesi için bir protokol sunulur. Bu nanopartiküller tahıl proteini (gliadin) moleküllerinin yüzeyi üzerinde de alkil siyanoakrilat polimerizasyon reaksiyonu ile imal edilir. Alkil siyanoakrilat Bu malzeme yüzeyine tatbik edildiği zaman, hemen oda sıcaklığında polimerize olan bir monomerdir. Bu polimerizasyon reaksiyonu nem de dahil olmak üzere yüzey üzerinde zayıf bazik ya da nükleofilik bileşik, eser miktarlarda ile başlatılır. polimerize sonra nitril grupları, poli (alkil sıyanoakrılat) omurgası olduğu için, polimerize alkil siyanoakrilatlar amacı malzeme ile güçlü bir afinite gösterirler. bunlar siyanoakrilat polimerizasyonunu başlatabilen amin grubu içerdiği için proteinleri de bu polimerizasyon için başlatma maddesi olarak çalışır. birleştirilmiş protein, bir başlatıcı olarak kullanılırsa, protein kümeleşme hidrofobik çevrilipoli (alkil sıyanoakrılat) alkil siyanoakrilat polimerizasyon reaksiyonundan sonra zincirler. Deneysel durum kontrol edilerek, nanometre aralığında parçacıklar üretilmektedir. üretilen nanopartiküller kolaylıkla cam, metal, plastik, ahşap, deri, kumaş ve da dahil olmak üzere birçok malzemenin yüzeyine adsorbe eder. Bir maddenin yüzey elde nanopartikül süspansiyonlu püskürtülür ve su ile durulanır zaman nanoparçacık misel yapısı konformasyonunu değiştirir ve hidrofilik proteinler havaya maruz kalır. Bunun bir sonucu olarak, nanopartikül kaplı yüzeyi hidrofilik olarak değişir.

Giriş

Bu makalenin amacı, malzemelerin ıslatma özelliğini basit bir sprey ile değiştiren nanopartikül süspansiyonunun hazırlanması için protokolü göstermektir. Sunulan nanopartikül süspansiyonu, alkil siyanoakrilat¹ ve bir tahıl proteini olan gliadin^2,3'ten yapılmıştır. Üretim prosesi sırasında, sulu etanol^4'te protein agregaları oluşturulur. Monomer (alkil siyanoakrilat) ile müteakip reaksiyon, doğrusal polimer zincirleri [poli (alkil siyanoakrilat)] ile çevrili bir protein çekirdeğinden oluşan nanoparçacığı üretir5.

Poli(alkil siyanoakrilat)lar biyolojik olarak parçalanabilir ve emülsiyon polimerizasyonu⁶ yoluyla nanopartiküllerin üretimi için kullanılmıştır. Bu reaksiyon, sudan ayrışan hidroksil grupları veya reaksiyon ortamındaki⁷ diğer nükleofilik gruplar tarafından kendiliğinden başlatılır. Bu makalede sunulan reaksiyon durumunda, protein agregatlarının yüzeyindeki amin grupları, alkil siyanoakrilat monomerlerinin^5,8 polimerizasyon reaksiyonunu başlatır. Bu reaksiyonun bir sonucu olarak, reaksiyon ortamında nanopartiküller oluşur. Nanopartikülün çekirdeği protein agregatlarıdır ve dış tabaka poli (alkil siyanoakrilat) (PACA) zincirleridir. Hazırlanan nanopartikül, çoğu malzeme üzerinde (daha doğrusu, PACA'nın adsorbe edebileceği herhangi bir malzeme) güçlü bir afiniteye sahiptir ve nanometre ölçeğinde ince bir kaplama oluşturmak için yüzeylerine yapışır. Basit bir sprey kaplama, malzemelerin yüzeyini anında hidrofilik hale getirir.

Gliadin, buğdayın endospermlerinde bulunan glütenin ana fraksiyonlarından biridir. Gliadinler esas olarak moleküler ağırlıkları 28.000 - 55.000 arasında olan monomerik proteinlerdir. Hidrojen bağları, iyonik bağlar ve hidrofobik bağlar gibi kovalent olmayan bağlar, gliadinlerin² toplanmasından sorumludur. Bu makalede bir reaktan olarak gliadin seçilmiş olsa da, diğer birçok protein de aynı amaç için kullanılabilir. Bununla birlikte, reaksiyon koşulunun buna göre değiştirilmesi gerekir, çünkü agregasyonu indükleme koşulu, kullanılacak protein türüne bağlıdır⁸. Diğer proteinlerle karşılaştırıldığında, gliadin daha kolay temin edilebilir, saflaştırma basittir ve üretim maliyeti düşüktür. Sunulan reaksiyon için bir monomer olarak etil siyanoakrilat (ECA) seçilmesine rağmen, aynı reaksiyon için diğer alkil siyanoakrilatlar da kullanılabilir. ECA'nın seçilmesinin nedeni, düşük maliyetle kolayca temin edilebilmesidir.

Protokol

1. yağları azaltır Ticari Gliadin

1. bir silindire sahip 150 mL aseton ölçülür ve 250 ml'lik bir Erlenmeyer şişesi içine dökün.
   1. Oda sıcaklığında, bir manyetik karıştırıcı üzerinde eğirme ile karıştırılır iken, ticari bir gliadin tozu 30 g ekleyin. alüminyum folyo ile balonun açılış damga ve kaputu O / N karıştırma devam.
2. Bir filtre kağıdı ile çözeltisi filtre.
   1. Taze aseton (yaklaşık 50 mL) ile süzüntü yıkayın. 10 dk aseton akmasını sağlamak için bekletin.
   2. Böyle bir hücre kültür kare çanak gibi büyük bir çanak altında filtre kağıdı ile birlikte süzüntü aktarın. artık aseton buharlaşmasını yavaşlatmak için büyük bir filtre kağıdı ile bütün çanak örtün.
   3. Süzüntü kaput O / N tamamen kurumasını bekleyin. Oda sıcaklığında hava geçirmez bir kapta yağsız gliadin saklayın.

Arıtılmış Gliadin 2. Hazırlık

1. wa 150 ml ölçünbir silindire sahip ter 1000 ml'lik bir Erlenmeyer şişesi içine dökün.
   1. dağınıklık silindiri ile mutlak etanol 350 ml ölçülür ve aynı 1.000 ml'lik bir Erlenmeyer şişe içine dökün. hiçbir kabarcık çözüm karışımından oluşturulana kadar bir dönme çubuğu ile - (1.000 rpm 800) kuvvetlice karıştırın.
2. Karıştırılırken, yağı alınmış ticari gliadin tozu 20 g ekleyin. orta hava içeren topaklar oluşmasını önlemek için bir zaman az miktarda gliadin ekleyin. O / N karıştırma devam edin.
3. 1.000 ml'lik karışıklık silindire bütün çözüm aktarın. İki gün bekletin. Bu süre boyunca, yabancı maddeler silindirin alt kısmında çökeltilir.
4. bir pipet, bir döner buharlaştırıcı süpernatantı aktarın ve mümkün olduğu kadar çok süpernatandan etanol çıkarın. etanol yüzdesi azalır gibi gliadin agrega olarak çözelti içinde görünecektir.
5. Metanol dönen / daldırarak çözüm içeren gliadin agrega Freeze/ Kuru buz karışımı dondurma-kurutma, vakum altında -70 ° C'de ilave edildi. Dondurularak kurutulmadan önce, bütün çözüm herhangi bir sıvı olmadan donmuş olduğundan emin olun.
   NOT: dondurularak kurutuldu gliadin gözenekli bir katı oluşturacaktır.
6. havan ve havan tokmağı ile dondurularak kurutuldu gliadin ezmek ve ince güç (<0.5 mm) elde etmek üzere bir kahve değirmeni ile öğütülür. Oda sıcaklığında hava geçirmez bir kap ve depoya ürünü aktarın.

Gliadin ECA 3. polimerizasyon reaksiyonu

1. Bir tartı denge ve dara bir parıldama ampulünün (hacim yaklaşık 20 ml) koyun. scitillation şişede 3.2 g damıtılmış su ve 6.8 g mutlak etanol ekleyin.
2. şişeye manyetik dönüş çubuğunu (20 x 3 mm) koyun, bir manyetik karıştırıcı üzerine parıldama ampulünün taşımak ve kuvvetli bir şekilde karıştırıldı - hava kabarcığı sulu etanol karışımından elde edilen kadar (800 ila 1000 rpm).
3. karıştırılırken şişenin içine 4 N HCI 40 ul ekle. sti ise şişenin içine gliadin 20 mg ekle rring ve gliadin tozu tamamen sulu etanol karışımı içinde çözündürülür kadar karıştırmaya devam edin.
4. 1000 rpm - karıştırma hızı hala 800 iken ECA 100 ul - emin olduktan sonra gliadin çözüm çıplak gözle açıktır, yavaş yavaş 80 ekleyin.
   1. 500 rpm karıştırma hızı indirin ve 1 saat daha karıştırmaya devam edilir. Reaksiyon ilerledikçe, polimerizasyon reaksiyonu devam ettiğini gösterir bulanıklık dikkate alınmalıdır.
5. Reaksiyon sona erdiğinde, santrifüj tüplerine çözeltisini ve boruların ağırlığını dengeler. 20 dakika boyunca 10,000 x g'de reaksiyon ürününü santrifüjleyin. Bu süre boyunca, yan ürün çökelir ve nanotanecikler süpernatantından kalır. Yan ürünün ana bileşeni PACA homopolimeridir.
6. santrifüj sonra, sintilasyon şişesine (veya herhangi bir hava geçirmez bir kap) bir pipet ile üretilen nanoparçacık süspansiyonu (üst faz) aktarmak ve oda sıcaklığında saklayın.

Ürün başlığı "> 4. Karakterizasyonu

1. 20 mL'lik bir parlatma şişesine 3,2 g su ve 6.8 g mutlak etanol karıştırılarak 68 ağırlık% sulu etanol içinde, 10 g hazırlamak ve hiçbir kabarcık çözeltisi karışımından oluşturulur kadar karıştırın.
   1. karıştırılırken çözeltisi karışıma 4 N HCI 40 ul ekle. karıştırılarak hazırlanmış etanol çözeltisine nanopartikül süspansiyon 50 ul ekle.
2. Yukarıda hazırlanan örnek solüsyonu kullanılarak dinamik ışık saçılımı (DLS) ile Nanopartikülün boyutunu ölçmek ve üreticinin talimatlarına uyun.
   NOT: Son ürünün boyutu daha küçük 200 nm olarak yer alır. Bu daha büyük 200 nm, ürün, uzun bir süre boyunca sabit değildir. istihdam ECA taze değilken Büyük nanopartiküller üretilmektedir.

Ürünün 5. Sınav

1. Böyle bir el ayna olarak, bir cam plaka hazırlanır. sabunlu suyla cam plaka yüzeyini yıkayın. Rakan su ile cam plaka yüzeyinde böcek ö. temizlenen yüzeye kurutun veya bir sonraki adım için kurutma olmadan kullanın.
2. cam levha bir kısmında 3.6'da elde edilen nanoparçacık süspansiyon) sprey ve hemen akan su ile yüzey durulayın.
3. cam levha yüzeyi üzerinde saf su püskürtülür. kaplanmamış yüzey açık iken kaplanmış (nanoparçacık süspansiyonu püskürtülür) yüzey tutma su tabakası gözlemleyin.

Sonuçlar

Nanopartiküller Çeşitli reaksiyon koşulları hazırlanabilir. Gliadin formları etanol içeriğinin ⁵ geniş bir yelpazede bir araya. Ancak agrega büyüklüğü ek bir katman (yani., Polimerize ECA) bu toplama eklenir, çünkü mümkün olduğunca küçük olması gerekir, bu işlem nihai boyutu daha büyük hale getirecektir. partikülün nihai boyutu çok büyük olduğu takdirde, tanecik kararsız olur ve kolay bir şekilde çökeltilebilir olacaktır. Bu nedenle,% 68 sulu etanol bir reaksiyon orta...

Tartışma

Nanopartikül süspansiyonunun üretiminde birkaç kritik adım vardır. Saflaştırılmış gliadin safsızlıklar içeriyorsa, ECA ile reaksiyon yan ürünler üretecektir. Bu istenmeyen ürünler, santrifüjleme aşamasında reaksiyon ortamından uzaklaştırılabilse de, ana ürünün verimini düşürür. Deneysel adım 2.3) sırasında hazırlanan gliadin çözeltisi iki gün sonra süpernatan ve çökelti arasında net bir ayrım göstermezse, çözeltinin daha uzun süre beklemesi gerekir. ECA'nın raf ömrü sınırlı olduğu için taze ECA kullanmak son derece öneml...

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Etil siyanoakrilat (ECA) monomer	K& R International (Laguna Niguel, CA)	I-1605	Herhangi bir saf ECA kullanılabilir.
Gliadin	MGP Ingredients, Inc (Atchison, KS)	şirketinden hediye	Sigma-Aldrich'ten (kedi #: G3375-25G) satın alınabilir. Gliadin yerine, herhangi bir ticari  glüten kullanılabilir.
HCl	Herhangi Bir		reaktif dereceli kimyasal kullanılabilir.
Aseton	Herhangi Bir		reaktif dereceli kimyasal kullanılabilir.
Metanol	Herhangi Bir		reaktif dereceli kimyasal kullanılabilir.
Etanol (% 100)	Herhangi bir		reaktif dereceli kimyasal kullanılabilir.
Filtre kağıdı	Herhangi biri		10 cm'den büyük herhangi bir sınıf filtre kağıdı kullanılabilir.
Hücre kültürü kare tabak	Herhangi biri		20 x 20 cm'den büyük herhangi bir tabak kullanılabilir.
Kahve değirmeni	Herhangi Herhangi		bir kahve değirmeni kullanılabilir.
Döner buharlaştırıcı	Herhangi herhangi		bir döner buharlaştırıcı kullanılabilir.
Dondurarak Kurutucu	Herhangi Bir		-70 dereceye ulaşabilen herhangi bir dondurarak kurutucu; C kullanılabilir.
Santrifüj	Herhangi		x g uygulayabilen herhangi bir santrifüj kullanılabilir.
Manyetik karıştırıcı	Herhangi Döndürme		çubuğunu 1.000 rpm'ye çevirebilen herhangi bir manyetik karıştırıcı kullanılabilir.
Dinamik Işık Saçılımı (DLS)	Brookhaven Instruments Corporation	NanoBrook Omni Zeta Potansiyel Analizörü	DLS herhangi bir şirketten kullanılabilir.
Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)	Carl Zeiss Inc.		Herhangi bir SEM kullanılabilir.
Dinamik Temas Açısı (DCA)	Thermo Cahn Instruments		Herhangi bir DCA kullanılabilir.

Gliadin 1.000