Aproximações de Functionalization da Ponta para Medidas Moleculars do Reconhecimento

Por Editores de AZoNano

Índice

Princípios Chaves de Medidas Moleculars do Reconhecimento
Factores A Ser Considerados Durante a Ponta Functionalization
Etapas Envolvidas na Ponta Functionalization
     Aminação Com a Esterificação e o Silanization
     Animação Através do Monolayer Auto-Montado
     Introdução de Molécula do Linker
Conclusões
Bruker


Princípios Chaves de Medidas Moleculars do Reconhecimento

As medidas Moleculars do reconhecimento que usam o AFM são baseadas na interacção entre duas moléculas. Uma molécula é anexada à ponta do AFM visto que a segunda molécula é anexada à superfície da amostra (veja os grupos A e B de Figura 1). O functionalization da Ponta é diversas etapas químicas que conduzem a anexar as moléculas A à ponta do AFM.

Figura 1: A ponta do AFM é prolongada para e retraído então da superfície enquanto a deflexão do modilhão é monitorada em função da distância. A peça da retração da curva (no vermelho) mostrará toda a força da adesão entre a ponta e a amostra. Em medidas moleculars da força do reconhecimento, as moléculas da ligante (a) são anexadas à ponta do AFM, visto que as moléculas do receptor (b) estam presente na superfície da amostra. O Uso de uma molécula do linker (por exemplo PEG) conduz a um pico desatando-se curvado característico como o linker estica, permitindo uma identificação mais fácil de interacções desatando-se específicas entre A e B (veja a curva representativa inserir).

Na figura 1 a metade direita é uma curva da força-distância. A ponta é trazida primeiramente perto da superfície até que faça o contacto, exercendo desse modo uma carga positiva na superfície. A ponta é retraída para trás e durante esta acção, um pico descendente é provável acontecer na curva da retração. Isto indica que a adesão ocorreu entre a amostra e a ponta. A adesão da ponta-amostra pode ser calculada se a constante da sensibilidade e da mola de deflexão do modilhão é sabida.

A Adesão entre a ponta e a amostra é observada geralmente ao utilizar pontas non-functionalized. Diferenciar-se entre a interacção específica desejada e as interacções não específicas é frequentemente um desafio quando uma ponta functionalized é usada para medidas moleculars do reconhecimento. A fim superar este desafio, as moléculas intermediárias chamaram linkers ou os espaços são usados entre a molécula A e a ponta do AFM. A flexibilidade do linker fornece a mobilidade à molécula da ligante para alcançar o receptor obrigatório.

Factores A Ser Considerados Durante a Ponta Functionalization

Embora diversas técnicas sejam utilizadas para anexar moléculas às pontas de prova do AFM, um número de edições devem ser tomadas na consideração:

  • A selecção de uma ponta de prova apropriada do AFM é crítica, os factores chaves que são agudeza da ponta e da constante da mola de modilhão.
  • A selecção da química do functionalization da ponta é importante desde que a molécula da ligante deve ser conectada à ponta de modo que a força obrigatória entre a ponta e a molécula seja mais do que a interacção entre o receptor de superfície e a molécula da ligante.
  • As Técnicas para diminuir a densidade de superfície da ligante são cruciais para medir únicos eventos obrigatórios.
  • Os Factores tais como a temperatura, a composição do amortecedor, e o pH devem ser apropriados durante a medida e derrubar o functionalization de modo que a actividade obrigatória das moléculas obrigatórias não seja alterada.

Etapas Envolvidas na Ponta Functionalization

O functionalization da Ponta começa sempre com uma ponta do nitreto de silicone ou do silicone em uma ponta de prova do AFM. Duas aproximações comuns, a saber aminação através de um monolayer auto-montado tiolato-baseado (SAM) e dirigem a aminação da ponta pela esterificação ou o silanization é usado selecionando um ponto de partida para o functionalization da ponta.

Aminação Com a Esterificação e o Silanization

Os processos da esterificação e do silanization functionalize a ponta de prova directamente. A reacção do silanization ocorre entre um grupo do trichlorosilane no reagente do silane e um grupo do trichlorosilane no reagente do silane. Isto conduz à revelação de uma camada do organosilane, formando desse modo ligações covalent do Si-O-Si entre as ligações de hidrogênio e as moléculas do silane e a ponta (veja a Figura 2A). A Aminação pode ser realizada com a esterificação pela reacção de grupos do silanol do ethanolamine e da superfície.

Figura 2: A primeira etapa do functionalization da ponta é geralmente introduzir os grupos da amina (mostrados aqui como “X ") à superfície da ponta. Três métodos são amplamente utilizados: A) tratamento com silanes; B) esterificação com ethanolamine; e C) formação de um SAM usando a química do tiolato-ouro.

Animação Através do Monolayer Auto-Montado

Um SAM é gerado com a adsorção de moléculas do alkanethiol a uma ponta revestida ouro segundo as indicações da Figura 2C. as pontas de prova Ouro-Revestidas podem ser recicl erradicando todas as moléculas anexadas. Os grupos de Tiolato igualmente têm uma afinidade alta com ouro e asseguram-na em formar uma interacção mais forte da ponta-ligante do que a interacção do ligante-receptor. As correntes do acílico do SAM geram uma estrutura embalada próxima que aumente o vigor do functionalization da ponta. Contudo, esta técnica precisa as pontas de prova revestidas ouro do AFM do ponta-lado, que têm grandes raios e não estão universal disponíveis.

Introdução de Molécula do Linker

A fase seguinte é a introdução das moléculas do linker. Esta fase igualmente oferece o controle sistemático a densidade de superfície das moléculas da ligante'. Isto pode ser alcançado utilizando o SAM misturado que contem dois tipos das moléculas com vários grupos terminais. Esta técnica é usada estudando a interacção entre a ciclodextrina e as moléculas do ferrocene utilizando um SAM misturado. Nesta fase, se ouro-tiolato SAM aproximação é selecionado então apropriado reagente como PEG () do glicol de polietileno/NTA (ácido N-Nitrilotriacetic) pode ser usado para incorporar moléculas do linker e para formar o SAM. Em Figura 3, a maioria do SAM consiste no triethylene-glicol-alkyl-tiolato visto que o restante consiste no tiolato do NTA-triethylene-glicol-alkyl. O tetradentate NTA é provável gerar um complexo sextavado com cations do metal. Quatro ligações da quelação são formadas com Ni2+ e as duas ligações são usadas visando os grupos do histidine. Assim, uma baixa porcentagem do NTA-PEG-tiolato liga-se com a ligante. O Peg-tiolato permanece inerte e limita a densidade das proteínas na superfície da ponta.

Figura 3: Sams Misturado é formado em uma ponta ouro-revestida. Somente uma porcentagem muito baixa de alkanethiols terminados NTA- assim chamados estabelecerá uma quelação com cations, que igualmente interagirão com os grupos do polyhistidine que pertencem aos peptides ou às proteínas.

Na outra técnica, onde a ponta do nitreto de silicone ou do silicone é amino-functionalized com ethanoloamine ou silanes, uma estratégia diferente é usada. Nesta técnica, a extremidade da molécula uma do linker do PEG reage com os grupos aminados de superfície. Isto permite que a outra extremidade ligue com a proteína. As Empresas usam uma variedade de linkers do PEG do heterobifunctional.

Os linkers De uso geral do PEG são mostrados como Figura 4 e alistados na Tabela 1.

Figura 4: Reacções Típicas entre pontas quimicamente alteradas do AFM e alguns ácidos aminados (Asp = Aspartato, Glu = Glutamato, Ser = Serine, Thr = Treonina, Cys = Cysteine e Lys = Lisina).

Alvos obrigatórios Comuns da Tabela 1. e grupos reactivos de harmonização

Alvo Obrigatório Grupo Reactivo no PEG Ligação formada
- COOH (carbonxyl)
     encontrado em:
     aspartato
     glutamato
Amina
(a reacção exige a activação com EDC)
ou
hidróxilo
Amido
ou
éster
- NH2 (amina)
     encontrado em:
     lisina
     ponta tratada silane
     ponta tratada ethanolamine
NHS - éster
ou
carboxyl
Amido
ou
éster
- SH (sulfhydryl)
     encontrado em:
     cysteine
Maleimide
ou
carboxyl
Thio - éter
ou
thio - éster
- CHO (carbonilo)
     encontrado em:
     hidratos de carbono oxidados
Hydrazide Hydrazone
- OH (hidróxilo)
     encontrado em:
     serine
     treonina
Carboxyl Éster
Avidin
     encontrado em:
     proteínas alteradas avidin
Biotina ligação da Avitin-Biotina

O estado final de functionalization da ponta é a reacção do grupo terminal com ácidos aminados na proteína da molécula da ligante. Nesta fase, os pontos conhecidos não devem ser visados dentro do local obrigatório funcional da ligante para evitar mudanças na funcionalidade.

Conclusões

Esta nota analisou aplicações e estratégias principais do functionalization da ponta. Os métodos descritos acima são usados para o traço molecular do reconhecimento do força-volume e únicas medidas da força do ponto. O grupo da Inicial de resultados indica que o functionalization da ponta será útil quando usado com o modo da imagem lactente de PeakForce QNM, assim a possibilidade mais de alta resolução, mais rapidamente e um traço molecular mais quantitativo da interacção.

Bruker

As Superfícies Nano de Bruker fornecem os produtos Atômicos do Microscópio da Força/do Microscópio Ponta De Prova da Exploração (AFM/SPM) que estão para fora de outros sistemas disponíveis no comércio para seus projecto e acessibilidade robustos, enquanto mantendo o mais de alta resolução. A cabeça de medição de NANOS, que é peça de todos nossos instrumentos, emprega um interferómetro original da fibra óptica para medir a deflexão do modilhão, que faz o estojo compacto da instalação assim que é não maior do que um objetivo padrão do microscópio da pesquisa.

Esta informação foi originária, revista e adaptada dos materiais fornecidos por Superfícies Nano de Bruker.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Superfícies Nano de Bruker.

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

Last Update: 23. January 2014 11:25

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