Studie av kort peptid adsorpsjon på løsning spredt uorganiske nanopartikler ved hjelp av uttømming metode

Samspillet mellom proteiner og peptider med uorganisk materiale er et grunnleggende fenomen med implikasjoner for nanoteknologi, biomaterialer og bioteknologi. Det første trinnet i å forstå et slikt fenomen er å avsløre de grunnleggende fysikalske-kjemiske konstantene som adsorpsjon konstant, Gibbs fri energi, enthalpy, entropi, og begrenset adsorpsjon som kan evalueres gjennom å etablere adsorpsjon isotherms. Adsorpsjon fra væskefasen er imidlertid begrenset med kinetikk, overflatekapasitet, pH og komparativ adsorpsjon som alle bør bevisst vurderes før du setter eksperimentet.

I denne videoen vil mine kolleger Elena Korina og Sergei Neifert presentere den fysikalske-kjemiske studien av dipeptid adsorpsjon på løsning spre titandioksid som dekker forberedelsesfunksjoner som vil bidra til å unngå skjultrisiko som forskere kan møte mens de utfører relevante eksperimenter. Legg 183 milligram dipeptid i det sterile polymere testrøret og fortynne opptil ca. 35 milliliter med dobbelt destillert vann og oppløses ved romtemperatur under kraftig omrøring. Hvis dipeptidet ikke oppløses i dobbelt destillert vann og rører, plasser dipeptidløsningen i ultralydbadet og sonikerer i noen minutter.

Juster pH-en for ferdigoppløset oppløsning av et peptid til 7,4 ved å forsiktig tilsette løsning av MES eller natriumhydroksid til dipeptidoppløsningen ved omrøring ved romtemperatur og overvåke pH-en med en pH-måler. Etter justering av pH, hell oppløsningen i målesylinderen. Skyll testrøret og fyll målesylinderen med dobbelt destillert vann opp til 40 milliliter for å gjøre den endelige konsentrasjonen på 16 millimolar.

Forbered dipeptidfortynninger med konsentrasjoner mellom 0,4 og 12 millimolar ved å fortynne 16 millimolar dipeptidoppløsning med dobbelt destillert vann. For eksempel, for å forberede åtte millimolar dipeptide løsning, tilsett syv milliliter dobbelt destillert vann til 10 milliliter 16 millimolar dipeptide løsning. Etter fortynning, juster pH til 7,4 ved å tilsette drop-wise løsning av MES eller natriumhydroksid til dipeptidoppløsningen.

Etter justering av pH, hell oppløsningen i målesylinderen. Skyll testrøret og fyll målesylinderen opp til 20 milliliter med dobbelt destillert vann for å lage en konsentrasjon på åtte millimolar. Andre fortynninger av dipeptid lagerløsning fremstilles tilsvarende.

Til slutt får vi en rad med dipeptide fortynninger klar for adsorpsjonsstudier. Forbered 10 millimolar MES bufferløsning. Juster pH til 7,4 med trisodiumhydroksid ved omrøring og overvåking av pH med en pH-måler.

Denne løsningen vil bli brukt til eneste forberedelse. Grind ca 200 milligram nanokrystallinsk titanoksid i en mørtel i minst fem minutter. Vei 40 milligram grind titandioksid nanopartikler.

Sett kolben i sonikeringsbadet ved hjelp av laboratoriestativet. Tilsett grind titandioksid i 20 milliliter MES-buffer i kolben ved hjelp av glasstrakten og sonikere i et ultralydbad i 20 minutter. Sett termostaten på ønsket temperatur.

Tilsett en milliliter av den sonikerte sålen av titandioksid til de merkede adsorpsjonskulebåndene. Plasser de merkede adsorpsjonskulespillene mot tilsvarende fortynninger i en improvisert flytende enhet laget av styrofoam og legg det inn i termostaten for å likevekte temperaturen i minst fem minutter. Deretter legger du til en milliliter dipeptidfortynning til det tilsvarende markerte adsorpsjons hetteglasset, og pass på at alle blandeløsninger har samme temperatur.

Hold serien av oppnådde adsorpsjonsprøver til termostaten i 24 timer for å oppnå adsorpsjonslikevekt. Av og til agiterer titanoksid dispersjoner under termostating. For å unngå temperaturindusert re-likevekt, ta ut en prøve fra termostaten for filtrering om gangen.

Ta en prøve av dipeptidoppløsningen fra hvert hetteglass med en sprøyte. Fjern kanylen fra sprøyten og sett på sprøytefilteret for å filtrere dipeptidoppløsningen inn i hetteglasset med glass. Gjenta filtreringen med prøver av andre konsentrasjoner.

Nå er disse prøvene klare for analyse. Lag 50 milliliter oppløsning av TFA i acetonitril. Spike 0,34 milliliter TFA i målesylinderen og justere volumet av løsningen til 50 milliliter med acetonitril ved romtemperatur.

Forbered derivatiseringsløsningen. Spike 299 mikroliter av fenylisothiocyanat og 347 mikroliter trietyamin i målesylinderen og fylle sylinderen opp til 50 milliliter med acetonitril. Før den flytende kromatografianalysen med høy ytelse, derivats prøvene med Edmans reagenser i kromatografihivene.

Bland de 400 mikroliter av prøven med 400 mikroliter av derivatiseringsreagens. Hold prøvene på 60 grader i 15 minutter. Etter oppvarming nøytraliser prøvene med 225 mikroliter TFA-løsning og vent i noen minutter for å kjøle prøven til romtemperatur.

Bruk HPLC-analyse til å bestemme konsentrasjonen av dipeptidløsningen før og etter adsorpsjonen. Start analysen av prøvene med de nødvendige forholdene som er satt av programvaren. Avhengigheten av adsorpsjon fra likevekt dipeptid konsentrasjon etter adsorpsjon, adsorpsjon isotherms ble plottet tilsvarende til de oppnådde eksperimentelle data.

Målingene av dipeptide adsorpsjon ble data behandlet ved hjelp av Henry-modellen. Likevektsbindingskonstanten ble hentet fra skråningen av avhengigheten av dipeptide adsorpsjon på dipeptide likevektkonsentrasjonen. Van’t Hoff ligningen ble brukt til å bestemme standard Gibbs fri energi for hver temperatur.

Plot i en graf av fri energi versus temperatur, bestemte vi enthalpy som avskjæring av lineær graf med en fri energiakse for dipeptide. Endringen i entropi for hver temperatur ble bestemt fra den grunnleggende ligningen. De beregnede verdiene av likevektsbindende konstant, standard Gibbs fri energi, entalpy og entropi for dipeptide presenteres i tabell en.

Adsorpsjon isotherm konstruksjon fra uttømming data gjenstår å være den mest tilgjengelige metodikk som ikke krever dyre oppsett, og gir uttømmende fysikalsk-kjemiske data for bokstavelig talt hver løselig sorbate. Kombinert med spektroskopiske eller databaserte data, kan det avsløre grunnleggende strukturelle egenskaper ved kompleks oppførsel av biomolekyler ved kontakt med de uorganiske nanopartiklene.