Monolayer sentezi, Montaj ve Karakterizasyonu Protein Monolayer Elektrokimya Korumalı Altın Nanopartikül Filmler

Aşağıdaki deneyin genel amacı, tek tabakalı korumalı kümeler veya MPC'ler olarak bilinen alkilat stabilize altın nanopartiküllerini sentezlemek ve bu malzemeleri azarin proteini tek tabaka elektrokimyası için bir absorpsiyon arayüzü olarak kullanılan ince film düzeneklerine monte etmektir. Bu, önce bir Alcan Folat filmi ile çevrili altın nanopartiküller oluşturmak için altın kolloidlerin organik ligandlarla korunmasıyla elde edilir. Daha sonra, MPC'ler altın ve cam alt tabakalara sabitlenir ve büyümesi optik ve elektrokimyasal ölçümlerin yanı sıra kesit mikroskobu ile izlenen ince, çok katmanlı kovalent bağlı filmler halinde ağa bağlanır.

Daha sonra elektron transfer proteini azarin arayüzde emilir ve protein tek tabaka elektrokimyası için döngüsel tonoz telemetrisi gerçekleştirilir. Sonuçlar, bu prosedürle oluşturulan MPC film arayüzlerinin, MPC filmine dayalı adsorbe proteinin daha optimize edilmiş elektrokimyasal analizine izin verdiğini, daha homojen bir adsorpsiyon arayüzü ve geleneksel mesafe bağımlılığı olmayan hızlı elektron transfer kinetiği sağladığını göstermektedir. Bu tekniğin geleneksel protein elektrokimyasına göre ana avantajı, nanopartikül filmler, döngü fotometrisi ile ölçüldüğü gibi daha ideal bir elektrokimyasal davranışla sonuçlanan bir absorpsiyon arayüzü sağladığında modifiye edilmiş elektrotlardır.

Bu yöntemin görsel gösterimi kritiktir, çünkü sentez önemli görsel ipuçları içerirken, film yapımı ve karakterizasyonu çok sayıda karmaşık adım ve analitik teknik içerir. NPC filmleri, alternatif MPC katmanları ve dile bağlama moleküllerinden oluşan bir daldırma döngüsü yöntemi kullanılarak modifiye edilmiş altın elektrotlar veya cam slaytlar üzerine monte edilebilir. Ve sonuç olarak, bu katmanlar elektrokimyasal veya optik olarak istenen bir film kalınlığına kadar izlenebilir.

Altın kümeleri sentezlemek için, uygun havalandırmaya sahip bir çeker ocak altında, 1.1 gram tetra oksit amonyum bromür 30 mililitre toluen içinde çözerek başlayın, 0.38 gram sodyum borah hidrit yaklaşık 20 mililitre 18 mega ohm ultra saflaştırılmış suda çözün ve en az 30 dakika buz üzerinde soğumaya bırakın. Daha sonra, ilave beş mililitre ultra saflaştırılmış su kullanarak bir hidrojen tetraklorogarat suyu çözeltisini tetra ide amonyum bromür toluen çözeltisine kantitatif olarak aktarın. Sulu altın çözeltisini susuz çözeltiye faz olarak aktarmak için, hafifçe kapatın ve 30 dakika boyunca kuvvetlice karıştırın.

Böylece yanmış turuncu sulu ve berrak susuz fazlar iyi karıştırılır. Hem berrak sulu hem de yanmış turuncu susuz fazları bir ayırma hunisine aktarın. Sulu tabakayı atın ve susuz tabakayı temiz bir şişeye boşaltın.

Hidrojen tetra kloroya veya susuz çözelti içeren orana C altı ve ikiye bir oranı ekleyin. Kırmızımsı turuncudan soluk sarı, neredeyse renksiz bir çözeltiye renk değişikliği ile tespit edildiği gibi altın bir polimer oluşturmak için 30 dakika karıştırın. Reaksiyon karışımını yalıtılmış bir buz banyosuna aktarın ve kantitatif olarak karıştırarak en az 30 dakika boyunca sıfır santigrat dereceye kadar soğutun ve altın olanı uylukların varlığında metalik bir altına indirgemek için soğutulmuş sodyum borhidrür çözeltisini reaksiyon karışımına hızlı bir şekilde ekleyin.

Ek olarak, anında tek katmanlı korumalı altın kümeleri veya MPC'lerden oluşan kalın siyah bir çözelti oluşturacaktır. Reaksiyonu ertesi gün sıfır santigrat derecede gece boyunca karıştırın. Reaksiyon karışımını bir ayırma hunisine aktarın.

Sulu tabakayı bir atık behere atın ve döndürün. Sulu olmayan toluen tabakasını neredeyse tamamen kuruyana kadar buharlaştırın ve şişede ağır siyah bir çamur bırakın. Aseton nitril ekleyerek MPC'leri çökeltin ve çözeltinin, kauçuk bağlantı parçalarına sahip orta gözenekliliğe sahip bir cam frit ve aspiratörlü bir yan kol şişesi kullanarak gece boyunca oturmasına izin verin.

MPC'leri vakum filtrasyonu ile toplayın ve büyük miktarda aseto nitril ile durulayın. Sandviç hücreyi elektrokimyasal olarak monte ettikten sonra, 0.1 molar sülfürik asit ve 0.01 molar potasyum klorür çözeltisinde saniyede 0.2 ila 0.9 volt, 0.2 ila 1.2 volt ve 0.2 ila 1.35 volt arasında potansiyel pencerelerde döngüsel vol telemetri veya CV yaparak altın alt tabakayı temizleyin. Potasyum fosfat tamponunda veya KPB'de saniyede 100 milivoltta taranan gümüş cy klorüre karşı 0,1 ila 0,4 volt arasında bir potansiyel pencere içeren standart koşullarda CV gerçekleştirerek temizlenmiş çıplak altın alt tabakanın çift katmanlı şarj akımını ölçün.

Tamponu atın ve ultra saflaştırılmış su ve etanol ile iki kez aşırı durulayın. Temizlenmiş altın alt tabakayı etanol içinde yaklaşık 300 mikrolitre beş milimolar C altı çözeltisine maruz bırakın ve düzenli bir C altı Sam oluşturmak için gece boyunca bekletin. C six çözeltisini hücreden atın ve etanol ve ultra saflaştırılmış su ile iki kez aşırı durulayın.

SAM'ın şarj akımını standart koşullarda ölçün. KPB'yi atın ve ultra saflaştırılmış su ve etanol ile iki kez aşırı durulayın. Şarj akımı belirgin şekilde azaltılmalıdır.

Çıplak altın ölçümlerinden yola çıkarak, SAM modifiye edilmiş altın substratı etanol içinde yaklaşık 300 mikrolitre beş milimol NDT çözeltisine maruz bırakın ve C altı Sam içindeki NDT bağlantı moleküllerini dağıtmak için bir saat bekletin. NDT çözeltisini atın ve etanol ve ultra saflaştırılmış su ile bir kez olduğundan daha fazla ve iyice iki kez durulayın. Altın substratı, bir saat boyunca nitrojen gazı ile yavaşça köpürterek çalkalama ile bir MPC DIAM metan çözeltisine maruz bırakın.

Bu, film düzeneğinin ankraj MPC katmanıdır. MPC çözeltisini atın ve art arda di kloro, metan, ultra arıtılmış su ve KPB ile tekrar durulayın. Standart koşullarda MPC katmanının şarj akımını ölçün.

KPB'yi atın ve ultra arıtılmış su ve DIAM metan ile aşırı derecede durulayın. Altın substratı, 20 dakika boyunca nitrojen gazı ile yavaşça köpürterek çalkalama ile DIAM metan içinde beş milimolar bir NDT çözeltisinin yaklaşık 300 mikrolitresine maruz bırakın. NDT'yi atın ve ikinci MPC katmanını biriktirmek için DIAM metan ile iyice durulayın.

Film düzeneğini DIAM metan MPC çözeltisine yeniden daldırın ve durulamadan önce bir saat boyunca nitrojen gazı ile yavaşça köpürterek çalkalayarak çalkalamaya bırakın. Ardından MPC katmanının şarj akımını standart koşullarda tekrar ölçün ve aynı prosedürü kullanarak tekrar durulayın. İsterseniz ek MPC katmanları yatırın.

Ağa bağlı MPC filmi tamamlandıktan sonra, AZ proteinini MPC film düzeneğine emmek için film modifiyeli substratı KPB ile durulayın. KPB'de yaklaşık 150 mikrolitre beş ila 10 mikromolar AZ solüsyonunu E chem sandviç hücresine enjekte edin ve en az bir saat boyunca kapalı ve buzdolabında bekletin. ECM hücresi oda sıcaklığına döndükten sonra, KPB ile iyice durulayın, ECM hücresini KPB ile yeniden doldurun ve KPB'yi nitrojen gazı ile 10 dakika boyunca köpürtün.

Eksi 0,25 volttan 0,25 volta kadar potansiyel pencerede CV gibi tek katmanlı elektrokimyasal çalışmalar gerçekleştirin. KPB'de saniyede 100 milivoltta taranır: 3M PT MS modifiye edilmiş cam slaytı DIAM metan ile durulayın ve düşük hızda bir çalkalayıcı üzerinde çalkalarken bir saat boyunca bir MPC DIAM metan çözeltisine yerleştirin. Bu, MPC'leri aklı başında ME kaptan uç gruplarına sabitleyerek film düzeneğinin ilk MPC katmanını tamamlar.

Slaytı Dior metan ile iyice durulayın, nitrojen gazı ile kurulayın ve slaytı diam metan içinde NDT çözeltisine batırdıktan sonra slaytın UV vis spektrumunu alın. Düşük hızda bir çalkalayıcı üzerinde çalkalarken sürgüyü bir saat boyunca MPC çözeltisine yerleştirin. Bu, film düzeneğinin ikinci MPC katmanını tamamlar.

Slaytı DIAM metan ile iyice durulayın, nitrojen gazı ile kurulayın ve slaytın UV vis spektrumunu alın. Film düzeneğine ek MPC katmanları emildikçe spektrum boyunca absorbans artmalıdır. 3M PT MS modifiye edilmiş cam slayt üzerine monte edilmiş bir MPC filmi standart bir mikroskop lamına takmak için.

Gömülü sekiz 12 epoksi reçineyi hazırlayın ve en az 12 saat kalınlaşmasına izin verin. Bir ışın kapsülünü epoksi reçine ile doldurun ve MPC film numunesinin üzerine ters çevirin. Kapsülün üzerine baskı uygulayın, böylece bir kabarcık kapsülün üstüne yükselir ve epoksi reçine ile MPC film numunesi arasında bir sızdırmazlık oluşturur.

60 santigrat derecede en az 18 saat polimerize olmasına izin verin ve ardından monte edilen slaytları oda sıcaklığına soğutun. Hızlı film üzerine takılı MPC ile bloğun çıkarılmasını kolaylaştırmak için monte edilmiş slaytları 200 santigrat derecede dökme alüminyum sıcak plaka üzerinde 20 saniye ısıtın. Filmi içeren numuneyi bir kuyumcu testeresi kullanarak kiriş kapsül bloğundan kesin, çıkarılan kısmı MPC film tarafı yukarı bakacak şekilde silikon düz bir kalıpta kamışlayın.

Silikonu oda sıcaklığında epoksi reçine ile iyice doldurun ve 60 santigrat derecede en az 18 saat polimerize olmasına izin verin. Ardından numuneyi oda sıcaklığına çağırın. Bıçak kenarına dik kesitler kesmek için bir elmas bıçak kullanarak bir Leica UCT ultra mikrotom üzerinde 60 ila 80 nanometre arasında ince numune kesitleri kesin, dilimlenmiş bölümleri 400 gözenekli bakır ızgaralar üzerine VAR karbon destek filmi üzerine yerleştirin ve gösterilen MPC film düzeneklerinin enine kesitlerinin TEM görüntülerini alın.

Burada, MPC ve NDT çözeltilerine alternatif maruz kalmayı içeren toplam beş daldırma döngüsü için MPC film büyümesinin çift katmanlı şarj akımı izlemesinin sonuçları verilmiştir. Şarj akımları her daldırma döngüsünde sistematik olarak artar. Filme MPC katmanları eklemek.

İşte AZ için tipik bir döngüsel Volta Graham, 4,4 milimolar potasyum fosfat tamponunda saniyede 100 milivoltta taranan eksi 0,25 ila artı 0,25 volt arasında potansiyel bir pencere kullanılarak toplanan bir MPC film düzeneğine emme ekleyin. 3M PT MS modifiye edilmiş cam slayt üzerinde diol bağlantılı bir MPC film büyümesinin temsili bir UV vis spektral izlemesi burada gösterilmektedir. Bir daldırma döngüsü, cam sürgünün NDT bağlayıcı çözeltisine maruz bırakılmasından ve ardından MPC çözeltisine maruz bırakılmasından oluşur.

Sonraki her daldırma, film kalınlığında büyüme ve eşzamanlı bir emicilik artışı ile sonuçlanır. Bu şekil, bir DIA bağlantılı MPC film düzeneğinin bir iletim elektron mikroskobu kesitsel görüntü analizini göstermektedir. İç kısım, film montajı TEM analizinde kullanılan hekza metol işlevselleştirilmiş MPC'lerin tipik bir TEM görüntüsünü gösterir.

Görüntü J'yi kullanarak, MPC'lerin ortalama altın çekirdek çapının yaklaşık iki nanometre olduğunu belirledi. Bu videoyu izledikten sonra, redoks proteinlerinin emilimi ve müteakip elektrokimyasal analizi için bir arayüz görevi gören MPC altın dar film parının nasıl sentezleneceğini, karakterize edileceğini ve birleştirileceğini iyi anlamış olmalısınız. Film birleştirme işlemi, çok çeşitli proteinlerin emilimini sağlamak için MPC sentez prosedürünün yanı sıra iç parçacık bağlantı mekanizmasının manipüle edilmesiyle kolayca uyarlanabilir.

Bu yöntem, modifiye edilmiş sentetik platformlara protein absorpsiyonunun elektrokimyası hakkında bilgi sağlayabilse de, elektron transfer modelleme sistemlerinin, biyo-algılama şemalarının ve sentetik biyouyumlu malzemelerin geliştirilmesine de uygulanabilir.