De Benaderingen van Functionalization van het Uiteinde voor de Moleculaire Metingen van de Erkenning

Door Redacteurs AZoNano

Inhoudstafel

Zeer Belangrijke Principes van de Moleculaire Metingen van de Erkenning
Factoren die Tijdens Uiteinde Functionalization moeten worden Overwogen
Stappen Betrokken bij Uiteinde Functionalization
     Amination Door Esterificatie en Silanization
     Animatie Door zelf-Geassembleerde Monolayer
     Inleiding van Linker Molecule
Conclusies
Bruker


Zeer Belangrijke Principes van de Moleculaire Metingen van de Erkenning

De Moleculaire erkenningsmetingen die AFM gebruiken zijn gebaseerd op de interactie tussen twee molecules. Één molecule is in bijlage aan het uiteinde van AFM terwijl de tweede molecule aan de steekproefoppervlakte in bijlage is (zie groepen A en B Figuur 1). Functionalization van het Uiteinde is de verscheidene chemische stappen die tot het vastmaken van de molecules A aan het uiteinde van AFM leiden.

Figuur 1: Het uiteinde AFM wordt uitgebreid naar en van de oppervlakte dan ingetrokken aangezien de afbuiging van de cantilever als functie van afstand wordt gecontroleerd. Het intrekkendeel van de kromme (in rood) zal om het even welke adhesiekracht tussen het uiteinde en de steekproef tonen. In de moleculaire metingen van de erkenningskracht, ligand zijn de molecules (a) in bijlage aan het uiteinde AFM, terwijl de receptormolecules (b) op de steekproefoppervlakte aanwezig zijn. Het Gebruik van een linker molecule (b.v. PIN) resulteert in een kenmerkende gebogen losmakende piek als linker rek, toelatend gemakkelijkere identificatie van specifieke losmakende interactie tussen A en B (zie representatieve kromme in bijvoegsel).

In figuur 1 is de juiste helft een kracht-afstand kromme. Het uiteinde wordt eerst gebracht dichtbij de oppervlakte tot het contact opneemt, daardoor uitoefenend een positieve lading op de oppervlakte. Het uiteinde wordt terug ingetrokken en tijdens deze actie, zal een benedenwaartse piek waarschijnlijk in de intrekkenkromme gebeuren. Dit wijst erop dat de adhesie tussen de steekproef en het uiteinde heeft plaatsgevonden. Kan de uiteinde-steekproef adhesie worden berekend als de de afbuigingsgevoeligheid en lente constant van de cantilever gekend zijn.

De Adhesie tussen het uiteinde en de steekproef wordt gewoonlijk waargenomen terwijl het gebruiken niet-functionalized uiteinden. Het Onderscheiden tussen de gewenste specifieke interactie en de niet-specifieke interactie is vaak een uitdaging toen a uiteinde wordt gebruikt voor moleculaire erkenningsmetingen functionalized. om deze uitdaging te overwinnen, riepen de middenmolecules linkers of de ruimten worden gebruikt tussen de molecule A en het uiteinde AFM. De linker flexibiliteit verstrekt mobiliteit aan de ligandmolecule om tot de bindende receptor toegang te hebben.

Factoren die Tijdens Uiteinde Functionalization moeten worden Overwogen

Hoewel verscheidene technieken zijn gebruikt om molecules aan sondes vast te maken AFM, moeten een aantal kwesties in overweging worden genomen:

  • De selectie van een geschikte sonde AFM is kritiek, de belangrijkste factoren die scherpte van het uiteinde en de de lenteconstante van de cantilever zijn.
  • De selectie van de chemie van uiteindefunctionalization is belangrijk aangezien de ligandmolecule met het uiteinde moet worden verbonden zodat de bindende sterkte tussen het uiteinde en de molecule meer dan de interactie tussen de oppervlaktereceptor en de ligandmolecule is.
  • De Technieken om de de oppervlaktedichtheid van ligand te verminderen zijn essentieel voor het meten van enige bindende gebeurtenissen.
  • De Factoren zoals temperatuur, buffersamenstelling, en pH moeten tijdens meting en uiteindefunctionalization aangewezen zijn zodat de bindende activiteit van de bindende molecules niet wordt veranderd.

Stappen Betrokken bij Uiteinde Functionalization

Functionalization van het Uiteinde begint altijd met een siliciumnitride of een siliciumuiteinde op een sonde AFM. Twee gemeenschappelijke benaderingen, worden namelijk amination door op thiol-gebaseerde zelf-geassembleerde monolayer (SAM) en directe uiteindeamination door esterificatie of silanization gebruikt voor het selecteren van een uitgangspunt voor uiteindefunctionalization.

Amination Door Esterificatie en Silanization

De esterificatie en silanizationprocessen functionalize direct de sonde. De silanizationreactie vindt tussen een trichlorosilane groep in de silaanreagens en een trichlorosilane groep in de silaanreagens plaats. Dit leidt tot de ontwikkeling van een organosilanelaag, daardoor vormt covalente banden Si-o-Si tussen de van het waterstofbanden en silaan molecules en het uiteinde (zie Figuur 2A). Amination kan door esterificatie door de reactie van ethanolamine en oppervlaktesilanolgroepen worden uitgevoerd.

Figuur 2: De eerste stap van uiteindefunctionalization is over het algemeen aminegroepen (hier als „X“ worden getoond) aan de uiteindeoppervlakte te introduceren die. Drie methodes worden wijd gebruikt: A) behandeling met silaan; B) esterificatie met ethanolamine; de vorming en van C) van een SAM die thiol-gouden chemie gebruikt.

Animatie Door zelf-Geassembleerde Monolayer

Een SAM wordt geproduceerd door de adsorptie van alkanethiol molecules aan een gouden met een laag bedekt uiteinde zoals aangetoond in Cijfer 2C. De gouden-Met Een Laag Bedekte sondes kunnen worden gerecycleerd door alle molecules in bijlage uit te roeien. De groepen van het Thiol hebben ook een hoge affiniteit met goud en verzekeren in het vormen van sterker interactie dan de ligand-receptorinteractie uiteinde-ligand-tip. Acyl van SAM de kettingen produceren een dichte ingepakte structuur die de robuustheid van uiteindefunctionalization verbetert. Nochtans, vergt deze techniek uiteinde-zijgoud met een laag bedekte sondes AFM, die grote stralen hebben en niet universeel beschikbaar zijn.

Inleiding van Linker Molecule

Het volgende stadium is de introductie van de linker molecules. Dit stadium biedt ook systematische controle de oppervlaktedichtheid van van de ligandmolecules' aan. Dit kan worden bereikt door gemengde SAM te gebruiken die twee soorten molecules met diverse eindgroepen bevat. Deze techniek wordt gebruikt voor het bestuderen van de interactie tussen cyclodextrien en ferrocene molecules door een gemengde SAM te gebruiken. In dit stadium, als de benadering van gouden-thiolSAM geselecteerde dan aangewezen reagentia zoals PIN (polyethyleenglycol)/is kan NTA (n-Nitrilotriacetic zuur) worden gebruikt om linker molecules en vorm SAM op te nemen. In Figuur 3, bestaat de meerderheid van SAM uit triethylene-glycol-alkyl-thiol terwijl de rest uit NTA-triethylene-glycol-Alkyl thiol bestaat. Tetradentate NTA zal waarschijnlijk een hexagonaal complex met metaalkationen produceren. Vier chelation banden worden gevormd met Ni2+ en de twee banden worden gebruikt voor het aanspreken van de histidinegroepen. Aldus, een laag percentage NTA-pin-Thiol banden met ligand. Het pin-Thiol blijft inert en beperkt de dichtheid van proteïnen op de uiteindeoppervlakte.

Figuur 3: Gemengd Sams wordt gevormd op een gouden-met een laag bedekt uiteinde. Slechts zal een zeer laag percentage zogenaamde NTA- geëindigde alkanethiols chelation met kationen vestigen, die in wisselwerking zullen ook met polyhistidinegroepen staan die tot peptides of proteïnen behoren.

In de andere techniek, amino-functionalized waar het siliciumnitride of het siliciumuiteinde zijn met ethanoloamine of het silaan, wordt een verschillende strategie gebruikt. In deze techniek, reageert het linker van de PIN één eind van de molecule met de oppervlakte aminogroepen. Dit staat het andere eind toe om met de proteïne te binden. De Bedrijven gebruiken een verscheidenheid van linkers van de heterobifunctionalPIN.

Algemeen gebruikte worden linkers van de PIN getoond als Figuur 4 en in Lijst 1 vermeld.

Figuur 4: Typische reacties tussen chemisch gewijzigde uiteinden AFM en sommige aminozuren (Aspis = Aspartate, Glu = Glutamaat, Ser = Serine, Thr = Threonine, Cys = Cysteine en Lys = Lysine).

Lijst 1. Gemeenschappelijke bindende doelstellingen en passende reactieve groepen

Bindend doel Reactieve groep op PIN Gevormde Band
- COOH (carbonxyl)
     vond in:
     aspartate
     glutamaat
Amine
(de reactie vereist activering met EDC)
of
hydroxyl
Amide
of
ester
- NH2 (amine)
     vond in:
     lysine
     silaan behandeld uiteinde
     ethanolamine behandeld uiteinde
NHS - ester
of
carboxyl
Amide
of
ester
- SH (sulfhydryl)
     vond in:
     cysteine
Maleimide
of
carboxyl
Thio - ether
of
thio - ester
- CHO (carbonyl)
     vond in:
     geoxydeerde koolhydraten
Hydrazide Hydrazone
- OH (hydroxyl)
     vond in:
     serine
     threonine
Carboxyl Ester
Avidin
     vond in:
     avidin gewijzigde proteïnen
Biotine Avitin-Biotine band

Het definitieve stadium van uiteindefunctionalization is de reactie van de eindgroep met aminozuren in de proteïne van ligandmolecule. In dit stadium, zouden de bekende punten niet binnen de functionele de bandplaats van ligand moeten worden gericht om veranderingen in de functionaliteit te vermijden.

Conclusies

Deze nota heeft belangrijke toepassingen en strategieën van uiteindefunctionalization geanalyseerd. De hierboven beschreven methodes worden gebruikt voor kracht-volume moleculaire erkenningsafbeelding en de enige metingen van de puntkracht. De Aanvankelijke reeks resultaten wijst erop dat uiteindefunctionalization wanneer gebruikt met de de weergavewijze van PeakForce QNM nuttig zal zijn, waarbij hogere resolutie, sneller en een meer kwantitatieve moleculaire interactieafbeelding worden toegelaten.

Bruker

Verstrekt Nano Oppervlakten van Bruker de Atoomproducten van de Kracht van de Microscoop/van de Microscoop van de Sonde van het Aftasten (AFM/SPM) die van andere in de handel verkrijgbare systemen voor hun robuuste ontwerp en handigheid, terwijl het handhaven van de hoogste resolutie duidelijk uitkomen. NANOS die hoofd meten, dat deel al onze instrumenten uitmaakt, wendt een unieke vezeloptische interferometer voor het meten van de cantileverafbuiging aan, die de opstelling zo compact maakt dat het neen groter is dan een standaarddoelstelling van de onderzoekmicroscoop.

Deze informatie is afkomstig geweest, herzien en die van materialen door Bruker Nano Oppervlakten aangepast worden verstrekt.

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Nano Oppervlakten Bruker.

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

Last Update: 23. January 2014 11:07

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit