タンパク質吸着とポリマー力学の石英結晶マイクロバランス測定におけるサンプル調製

水晶結晶マイクロバランスは、別の化合物の小さな濃度を感知するのに有用であり、軟物質および生体材料システムの力学に関する質問に適用することができる。主な利点は、水晶結晶マイクロバランスが小さいサンプルサイズのための非常に正確な情報を得ることができるということです。機械的特性情報を抽出する場合、適切な厚さのフィルムを扱う必要があります。

研究者は、分析中にフィルムに正しいモデリングを適用するように注意する必要があります。この技術は、幅広い材料システムを研究し、ポリマー材料の機械的特性が環境にどのように反応するかを理解するのに適しています。必要な機器をすべてオンにした後、チャンバープラットフォームからフローモジュールを取り外し、大きな蝶ネジを外してモジュールを開きます。

フローモジュールのOリングを窒素ガスの流れで乾燥させ、Oリングが平らに横たわっていることを確認します。アクティブな表面側を下にしてセンサーを配置し、フローモジュール内のマーカーに向けてアンカー形状の電極を配置して、センサーをOリングに取り付けます。センサーの初期共振周波数を見つけます。

入口ポンプチューブを1X PBSに入れ置きます。外部ポンプの流れを毎分25マイクロリットルで始め、チューブを目視で調べて、流体がチューブを通って流れているかどうかを確認します。流体の流れが少なくとも15分間適切に平衡化されるようにします。

ソフトウェアで、測定開始を押して測定を開始し、データ収集を開始します。安定したベースラインを確保するために、少なくとも5分間、周波数と散逸値を監視します。ポンプを停止し、インレットチューブをコラーゲンアセテート緩衝液に移動し、流体の流れを再開します。

後で分析を行う場合は、このイベントの時刻に注意してください。新しい周波数と放散値を安定した値まで8〜12時間平衡化し、ポンプを停止し、入口チューブを1X PBS溶液に戻し、流体流れを再開します。後で分析を行う場合は、このイベントの時刻に注意してください。

繰り返しますが、新しい周波数と散逸値を 30 分間均衡させて安定した値にします。測定のデータ取得を終了し、データを保存します。まず、ベクトルネットワークアナライザとコンピュータに接続されたサンプルホルダーに、ベアクオーツ結晶センサを配置します。

アナライザをオンにしてセンサーに振動電圧を印加し、空気中のセンサーのリファレンスコンダクタンススペクトルを収集し、蒸留水で満たされたリップレス100ミリリットルビーカーにサンプルホルダーを沈め、水中の裸センサーのリファレンスコンダクタンススペクトルを収集します。0.5モル臭化カリウム溶液に小さなシリコンウエハーを挿入し、アニール工程中に石英センサーのスライドを作成し、フィルムがセンサーから外れないようにします。センサーの表面に PEC を追加する準備をします。

PEC複合体が2つの相にある場合は、約0.5ミリリットルのポリマーリッチ相をピペットに慎重に引き出します。ポリマー不良相がピペットに入ることを許さないため、ピペット球に圧力を維持し、溶液からピペットを引き出す。ケムワイプを使用してピペットの外側を拭きます。

水晶センサーの表面に十分な溶液を加える。センサー表面の溶液に目に見える泡がないことを確認します。PEC試料をスピンコートし、すぐに0.5モル臭化カリウム溶液にセンサーを浸漬して、フィルム上の塩結晶化を防ぎます。

フィルムを少なくとも12時間アニールします。蒸留水を充填したビーカーにセンサーを移し、フィルムとセンサーの裏側から余分な臭化カリウムを取り除きます。センサーを30~60分間溶液に残します。

空気中の裸センサーに参照される空気中のセンサーの表面に適用されるフィルムの測定を取る。フィルムデータを平衡化します。次に、乾燥した硫酸カルシウムを100ミリリットルのリップレスビーカーに挿入し、完全に乾燥したフィルムの厚さを測定する。

ビーカーから硫酸カルシウムを取り除き、蒸留水でビーカーをすすぎます。100ミリリットルのリップレスビーカーに30ミリリットルの蒸留水を入れます。かき混ぜ棒を挿入して、水がフィルムの周りを循環していることを確認します。

水中の裸センサーを参照して、約30〜45分間、またはフィルムデータが平衡化されるまで水中でフィルムを測定する。5.35グラムの臭化カリウムを段階的なシリンダーに測定して臭化カリウム3個のモルカリウムの15ミリリットル溶液を調製し、蒸留水で15ミリリットルに充填します。溶解するまで旋回する。

フィルムが溶解しないように、臭化カリウム溶液が水に添加されている場所から離れてフィルムに直面します。0.1モル単位で蒸留水でビーカーに臭化カリウム溶液を加えます。臭化カリウム溶液を追加する前に、システムが平衡していることを確認してください。

すべてのデータが取得された後、ホルダーからフィルムを取り出し、蒸留水のビーカーに入れます。塩を30~60分間放置し、空気乾燥させます。本研究では、コラーゲン溶液の導入により、安定したベースラインで付着したコラーゲンプラトースの密度まで、時間の経過とともに安定した頻度の減少と散逸の増加として観察されたタンパク質吸収が始まった。

周波数変化はフィルムの質量と相関し、散逸はフィルムからのエネルギーの放散と相関している。粘弾性特性を定量的に得るためには、理論モデルが必要です。力則モデルを用いたコラーゲンの粘弾性解析は、それぞれ空中質量、複雑なせん断率、粘弾性相角度を示す。

最初の10時間は、コラーゲンの主吸着段階をセンサー表面に示し、10時間から20時間の間に、緩衝洗浄前の平衡段階を示す20時間で行った。ここでは、QCMを使用して測定したサンプルの一般的な範囲にわたる粘弾性相角と複雑なせん断弾性率のプロットです。緑色の線は、2 つのプロパティ間の線形関係を示します。

このプロットは、システム内のポリマー、水、塩の比率に基づいて、PECが幅広い機械的特性を実証する方法を示しています。サンプル調製はQCM実験の結果に直接影響します。サンプルから学習するデータを理解すると、サンプルの厚さを知らせます。

QCMは環境および生物学的プロセスを感知するのに非常に有用である。また、高周波のレゾロジー挙動をプローブして、材料の粘弾性を特徴付けることもできます。