Aproximaciones de Functionalization de la Punta para las Mediciones Moleculares del Reconocimiento

Por los Editores de AZoNano

Índice

Principios Dominantes de las Mediciones Moleculares del Reconocimiento
Factores Que Se Considerarán Durante la Punta Functionalization
Pasos De Progresión Implicados en la Punta Functionalization
     Aminación Con la Esterificación y Silanization
     Animación A Través de la Capa Monomolecular Uno mismo-Ensamblada
     Introducción de Molécula de la Máquina Para Hacer Chorizos
Conclusiones
Bruker


Principios Dominantes de las Mediciones Moleculares del Reconocimiento

Las mediciones Moleculares del reconocimiento usando el AFM se basan en la acción recíproca entre dos moléculas. Una molécula se asocia a la punta del AFM mientras que la segunda molécula se asocia a la superficie de la muestra (véase los grupos A y B del Cuadro 1). El functionalization de la Punta es los varios pasos de progresión químicos que llevan a asociar las moléculas A a la punta del AFM.

Cuadro 1: La punta del AFM es extendida hacia y entonces retractado de la superficie mientras que la desviación del voladizo se vigila en función de distancia. La pieza de la contracción de la curva (en rojo) mostrará cualquier fuerza de la adherencia entre la punta y la muestra. En mediciones moleculares de la fuerza del reconocimiento, las moléculas del ligand (a) se asocian a la punta del AFM, mientras que las moléculas del receptor (b) están presentes en la superficie de la muestra. El Uso de una molécula de la máquina para hacer chorizos (e.g. ESPIGA) da lugar a un pico de desatadura curvado característico como la máquina para hacer chorizos estira, activando una identificación más fácil de acciones recíprocas de desatadura específicas entre A y B (véase la curva representativa en la inserción).

En cuadro 1 la mitad derecha es una curva de la fuerza-distancia. La punta primero se trae cerca de la superficie hasta que haga el contacto, de tal modo ejerciendo una carga positiva en la superficie. La punta se retracta detrás y durante esta acción, un pico hacia abajo es probable suceso en la curva de la contracción. Esto indica que la adherencia ha ocurrido entre la muestra y la punta. La adherencia de la punta-muestra puede ser calculada si el constante de la sensibilidad y del muelle de desviación del voladizo se sabe.

La Adherencia entre la punta y la muestra se observa generalmente mientras que utiliza puntas non-functionalized. El Distinción entre la acción recíproca específica deseada y las acciones recíprocas no específicas es a menudo un reto cuando una punta functionalized se utiliza para las mediciones moleculares del reconocimiento. Para vencer este reto, las moléculas intermedias llamaron máquinas para hacer chorizos o los espacios se utilizan entre la molécula A y la punta del AFM. La adaptabilidad de la máquina para hacer chorizos proporciona a movilidad a la molécula del ligand para llegar hasta el receptor obligatorio.

Factores Que Se Considerarán Durante la Punta Functionalization

Aunque varias técnicas se hayan utilizado para asociar las moléculas a las antenas del AFM, varias ediciones se deben tomar en la consideración:

  • La selección de una antena conveniente del AFM es crítica, los factores claves que son agudeza de la punta y del constante del muelle de voladizo.
  • La selección de química del functionalization de la punta es importante puesto que la molécula del ligand se debe conectar con la punta de modo que la fuerza obligatoria entre la punta y la molécula sea más que la acción recíproca entre el receptor superficial y la molécula del ligand.
  • Las Técnicas para disminuir la densidad superficial del ligand son cruciales para medir únicas acciones obligatorias.
  • Los Factores tales como temperatura, composición del almacenador intermediaro, y pH deben ser apropiados durante la medición e inclinar el functionalization para no alterar la actividad obligatoria de las moléculas obligatorias.

Pasos De Progresión Implicados en la Punta Functionalization

El functionalization de la Punta comienza siempre con una punta del nitruro de silicio o del silicio en una antena del AFM. Dos aproximaciones comunes, a saber aminación a través de una capa monomolecular uno mismo-ensamblada tiol-basada (SAM) y dirigen la aminación de la punta por la esterificación o el silanization se utiliza para seleccionar un punto de partida para el functionalization de la punta.

Aminación Con la Esterificación y Silanization

Los procesos de la esterificación y del silanization functionalize la antena directamente. La reacción del silanization ocurre entre un grupo del triclorosilano en el reactivo del silano y un grupo del triclorosilano en el reactivo del silano. Esto lleva al revelado de una capa del organosilane, de tal modo formando los bonos covalentes Si-O-Si entre los bonos de hidrógeno y las moléculas del silano y la punta (véase la Figura 2A). La Aminación se puede realizar con la esterificación por la reacción de los grupos del silanol de la etanolamina y de la superficie.

Cuadro 2: El primer paso de progresión del functionalization de la punta es generalmente introducir los grupos de la amina (mostrados aquí como “X ") a la superficie de la punta. Tres métodos son ampliamente utilizados: A) tratamiento con los silanos; B) esterificación con etanolamina; y C) formación de un SAM usando química del tiol-oro.

Animación A Través de la Capa Monomolecular Uno mismo-Ensamblada

Un SAM se genera con la adsorción de las moléculas del alcanetiol a una punta recubierta oro tal y como se muestra en de la Figura 2C. las antenas Oro-Revestidas pueden ser recicladas suprimiendo todas las moléculas asociadas. Los grupos de Tiol también tienen una alta afinidad con oro y se aseguran en la formación de una acción recíproca más fuerte del punta-ligand que la acción recíproca del ligand-receptor. Los encadenamientos del acil de Sam's generan una estructura pila de discos cercana que aumente la robustez del functionalization de la punta. Sin Embargo, esta técnica necesita las antenas recubiertas oro del AFM de la punta-cara, que tienen radios grandes y no están universal disponibles.

Introducción de Molécula de la Máquina Para Hacer Chorizos

El escenario siguiente es la introducción de las moléculas de la máquina para hacer chorizos. Este escenario también ofrece el mando sistemático la densidad superficial de las moléculas del ligand'. Esto puede ser lograda utilizando el SAM mezclado que contiene dos clases de moléculas con los diversos grupos terminales. Esta técnica es utilizada para estudiar la acción recíproca entre la ciclodextrina y las moléculas del ferrocene utilizando un SAM mezclado. En esta etapa, si oro-tiol SAM aproximación es seleccionado entonces apropiado reactivo por ejemplo ESPIGA ()/NTA (ácido N-Nitrilotriacético) del glicol de polietileno puede ser utilizado para incorporar las moléculas de la máquina para hacer chorizos y para formar el SAM. En el Cuadro 3, la mayoría de SAM consiste en el trietileno-glicol-alquilo-tiol mientras que el resto consiste en el tiol del NTA-trietileno-glicol-alquilo. El tetradentate NTA es probable generar un complejo hexagonal con los cationes del metal. Cuatro bonos de la quelación se forman con el Ni2+ y los dos bonos se utilizan para apuntar los grupos de la histidina. Así, un porcentaje inferior del NTA-ESPIGA-tiol pega con el ligand. El Espiga-tiol sigue siendo inerte y limita la densidad de proteínas en la superficie de la punta.

Cuadro 3: Sams Mezclado se forma en una punta oro-revestida. Solamente un porcentaje muy inferior de supuestos alcanetioles terminados NTA- establecerá una quelación con los cationes, que también obrarán recíprocamente con los grupos del polyhistidine que pertenecen a los péptidos o a las proteínas.

En la otra técnica, donde está amino-functionalized la punta del nitruro de silicio o del silicio con ethanoloamine o los silanos, se utiliza una diversa estrategia. En esta técnica, el extremo de la ESPIGA de la molécula una de la máquina para hacer chorizos reacciona con los grupos aminados superficiales. Esto permite que el otro extremo ate con la proteína. Las Compañías utilizan una variedad de máquinas para hacer chorizos de la ESPIGA del heterobifunctional.

Las máquinas para hacer chorizos De uso general de la ESPIGA se muestran como Cuadro 4 y se enumeran en el Cuadro 1.

Cuadro 4: Reacciones Típicas entre las puntas químicamente modificadas del AFM y algunos aminoácidos (ASP = Aspartato, Glu = Glutamato, Ser = Serina, Thr = Treonina, Cys = Cisteína y Lys = Lisina).

Metas obligatorias Comunes del Cuadro 1. y grupos reactivos que corresponden con

Meta Obligatoria Grupo Reactivo en ESPIGA Bono formado
- COOH (carbonxyl)
     encontrado en:
     aspartato
     glutamato
Amina
(la reacción requiere la activación con el EDC)
o
oxhidrilo
Amida
o
éster
- NH2 (amina)
     encontrado en:
     lisina
     punta tratada silano
     punta tratada etanolamina
NHS - éster
o
carboxilo
Amida
o
éster
- SH (sulfidrilo)
     encontrado en:
     cisteína
Maleimide
o
carboxilo
Tio - éter
o
tio - éster
- CHO (carbonyl)
     encontrado en:
     hidratos de carbono oxidados
Hidrazida Hidrazona
- OH (oxhidrilo)
     encontrado en:
     serina
     treonina
Carboxilo Éster
Avidina
     encontrado en:
     proteínas modificadas avidina
Biotina bono de la Avitin-Biotina

El estadio final del functionalization de la punta es la reacción del grupo terminal con aminoácidos en la proteína de la molécula del ligand. En este escenario, las puntas sabidas no se deben apuntar dentro del punto de enlace funcional del ligand para evitar cambios en las funciones.

Conclusiones

Esta nota ha analizado aplicaciones y estrategias importantes del functionalization de la punta. Los métodos descritos antes se utilizan para la correspondencia molecular del reconocimiento del fuerza-volumen y las mediciones monopunto de la fuerza. El conjunto de la Inicial de resultados indica que el functionalization de la punta será útil cuando está utilizado con el modo de la proyección de imagen de PeakForce QNM, así la activação más de alta resolución, más rápidamente y una correspondencia molecular más cuantitativa de la acción recíproca.

Bruker

Las Superficies Nanas de Bruker proporcionan a los productos Atómicos del Microscopio de la Fuerza/del Microscopio de la Antena de la Exploración (AFM/SPM) que se destacan de otros sistemas disponibles en el comercio para su diseño y facilidad de empleo robustos, mientras que mantiene el más de alta resolución. La carga de medición de NANOS, que es parte de todos nuestros instrumentos, emplea un interferómetro fibroóptico único para medir la desviación voladiza, que hace el compacto del ajuste tan que es no más grande que un objetivo estándar del microscopio de la investigación.

Esta información ha sido originaria, revisada y adaptada de los materiales proporcionados por las Superficies Nanas de Bruker.

Para más información sobre esta fuente visite por favor las Superficies Nanas de Bruker.

Date Added: Apr 5, 2011 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:29

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