Подходы К Functionalization Подсказки для Молекулярных Измерений Опознавания

Редакторами AZoNano

Содержание

Ключевые Принципы Молекулярных Измерений Опознавания
Факторы, котор нужно Рассматривать Во Время Подсказки Functionalization
Шаги, котор Включили в Подсказку Functionalization
     Аминирование Через Эстерификацию и Silanization
     Одушевленност Через Собственн-Собранный Монослой
     Введение Молекулы Линкера
Заключения
Bruker


Ключевые Принципы Молекулярных Измерений Опознавания

Молекулярные измерения опознавания используя AFM основаны на взаимодействии между 2 молекулами. Одна молекула прикреплена к подсказке AFM тогда как вторая молекула прикреплена к поверхности образца (см. группы A и B Диаграммы 1). Functionalization Подсказки несколько химических шагов которые водят к прикреплять молекулы A к подсказке AFM.

Диаграмма 1: Подсказка AFM продленна к и после этого втягивано от поверхности по мере того как отклонение cantilever проконтролировано как функция расстояния. Часть стягивания кривого (в красном цвете) покажет любое усилие прилипания между подсказкой и образцом. В молекулярных измерениях усилия опознавания, молекулы лиганда (A) прикреплены к подсказке AFM, тогда как молекулы приемного устройства (B) присутствовал на поверхности образца. Польза молекулы линкера (например ШПЕНЬКА) приводит к в характерном изогнутом unbinding пике по мере того как линкер протягивает, включающ более легкое идентификацию специфических unbinding взаимодействий между A и B (см. репрезентивную кривый в inset).

В диаграмме 1 правая половина кривый усили-расстояния. Подсказка сперва принесена около поверхности до тех пор пока она не будет касаться, таким образом прилагая положительную нагрузку на поверхности. Подсказка втягивана назад и во время этого действия, ухудшающийся пик правоподобн для того чтобы случиться в кривом стягивания. Это показывает что прилипание осуществляло между образцом и подсказкой. Прилипание подсказк-образца можно высчитать если знана константа чувствительности по отклонению и весны cantilever.

Прилипание между подсказкой и образцом обычно наблюдается пока использующ non-functionalized подсказки. Дифференцировать между пожеланным специфическим взаимодействием и неспецифичными взаимодействиями часто возможность когда functionalized подсказка использована для молекулярных измерений опознавания. Для того чтобы отжать эту возможность, промежуточные молекулы вызвали линкеры или космосы использованы между молекулой A и подсказкой AFM. Гибкость линкера снабубежит удобоподвижность молекула лиганда для того чтобы достигнуть binding приемного устройства.

Факторы, котор нужно Рассматривать Во Время Подсказки Functionalization

Хотя несколько методов были использованы для того чтобы прикрепить молекулы к зондам AFM, несколько вопросов необходимо принять в рассмотрение:

  • Выбор соответствующего зонда AFM критический, ключевые факторы сметливостью подсказки и константы весны cantilever.
  • Выбор химии functionalization подсказки важен в виду того что молекулу лиганда необходимо подключить к подсказке так, что binding прочность между подсказкой и молекулой будет больше чем взаимодействие между поверхностным приемным устройством и молекулой лиганда.
  • Методы для того чтобы уменьшить плотность лиганда поверхностную критические для измерять одиночные binding случаи.
  • Факторы как температура, состав буфера, и пэ-аш должны быть соотвествующими во время измерения и наклонять functionalization так, что не будет изменена binding работа binding молекул.

Шаги, котор Включили в Подсказку Functionalization

Functionalization Подсказки всегда начинает с подсказкой нитрида кремния или кремния на зонде AFM. 2 общих подхода, namely аминирование через тиол-основанный собственн-собранный монослой (SAM) и направляют аминирование подсказки эстерификацией или silanization использовано для выбирать отправную точку для functionalization подсказки.

Аминирование Через Эстерификацию и Silanization

Процессы эстерификации и silanization functionalize зонд сразу. Реакция silanization осуществляет между группой trichlorosilane в реагенте силана и группой trichlorosilane в реагенте силана. Это водит к развитию слоя organosilane, таким образом формируя ковалентные связи Si-O-Si между скреплениями водопода и молекулами силана и подсказкой (см. Диаграмму 2A). Аминирование можно унести через эстерификацию реакцией групп silanol этаноламина и поверхности.

Диаграмма 2: Первый шаг functionalization подсказки вообще ввести группы амина (показанные здесь как «X ") к поверхности подсказки. 3 метода широко использованы: Обработка A) с силанами; Эстерификация B) с этаноламином; и образование C) СЭМ используя химию тиол-золота.

Одушевленност Через Собственн-Собранный Монослой

СЭМ произведено через адсорбцию молекул alkanethiol к подсказке покрынной золотом как показано в Диаграмме 2C. Золот-Покрынные зонды могут быть рециркулированы путем искоренять все прикрепленные молекулы. Группы Тиола также имеют высокое сродство с золотом и обеспечивают в формировать более сильное взаимодействие подсказк-лиганда чем взаимодействие лиганд-приемного устройства. Цепи ацила Сэм производят близкую упакованную структуру которая увеличивает робастность functionalization подсказки. Однако, этому методу нужны зонды AFM подсказк-стороны покрынные золотом, которые имеют большие радиусы и универсально не доступны.

Введение Молекулы Линкера

Следующий этап введение молекул линкера. Этот этап также предлагает систематическое управление плотность молекул лиганда' поверхностная. Это может быть достигано путем использовать смешанное СЭМ который содержит 2 вида молекул с различными терминальными группами. Этот метод использован для изучать взаимодействие между циклодекстрином и молекулами ferrocene путем использовать смешанное СЭМ. На этой стадии, если золот-тиол СЭМ подход выбрано после этого соотвествующе реагент как ШПЕНЕК () гликоля полиэтилена/, то NTA (N-Нитрилотриуксусная кислота) смогите быть использовано для того чтобы включать молекулы линкера и форму СЭМ. В Диаграмме 3, большинство СЭМ состоит из триэтилен-гликол-алкил-тиола тогда как остаток состоит из тиола NTA-триэтилен-гликол-алкила. Tetradentate NTA правоподобно для того чтобы произвести шестиугольный комплекс с катионами металла. 4 скрепления внутрикомплексного соединении сформированы с Ni2+ и 2 скрепления использованы для пристреливать группы гистидина. Таким Образом, низкий процент NTA-ШПЕНЬК-тиола скрепляет с лигандом. Шпеньк-тиол остает инертным и ограничивает плотность протеинов на поверхности подсказки.

Диаграмма 3: Смешанное SAMs сформировано на золот-покрынной подсказке. Только очень низкий процент так называемых alkanethiols прекращенных NTA- установит внутрикомплексное соединению с катионами, которые также будут взаимодействовать при группы polyhistidine принадлежа к пептидам или протеинам.

В другом методе, где подсказка нитрида кремния или кремния амино-functionalized с ethanoloamine или силанами, использована различная стратегия. В этом методе, конец молекулы одного линкера ШПЕНЬКА реагирует с поверхностными амино группами. Это позволяет другому концу связать с протеином. Компании используют разнообразие линкеры ШПЕНЬКА heterobifunctional.

Обыкновенно используемые линкеры ШПЕНЬКА показаны как Диаграмма 4 и перечислены в Таблице 1.

Диаграмма 4: Типичные реакции между химически доработанными подсказками AFM и некоторыми аминокислотами (Asp = Аспартат, Glu = Глутамат, Ser = Серин, Thr = Треонин, Cys = Цистеин и Lys = Лизин).

Цели Таблицы 1. Общие binding и соответствуя реактивные группы

Binding цель Реактивная группа на ШПЕНЬКЕ Сформированное Скрепление
- COOH (carbonxyl)
     найдено в:
     аспартат
     глутамат
Амин
(реакция требует активации с EDC)
или
гидроксил
Амид
или
эстер
- NH2 (амин)
     найдено в:
     лизин
     подсказка обработанная силаном
     подсказка обработанная этаноламином
NHS - эстер
или
карбоксильно
Амид
или
эстер
- SH (сульфогидрильно)
     найдено в:
     цистеин
Maleimide
или
карбоксильно
Thio - эфир
или
thio - эстер
- CHO (карбонил)
     найдено в:
     окисленные углеводы
Гидразид Гидразон
- OH (гидроксил)
     найдено в:
     серин
     треонин
Карбоксильно Эстер
Авидин
     найдено в:
     протеины доработанные авидином
Биотин скрепление Avitin-Биотина

Заключительный этап functionalization подсказки реакция терминальной группы с аминокислотами в протеине молекулы лиганда. На данном этапе, известные пункты не должны быть пристрелны внутри связующий сайт лиганда функциональный для того чтобы во избежание изменения в функциональности.

Заключения

Это примечание анализировало главные применения и стратегии functionalization подсказки. Над-описанные методы использованы для отображать опознавания усили-тома молекулярный и одноточечные измерений усилия. Комплект Инициала результатов показывает что functionalization подсказки будет полезно при использовании с режимом воображения PeakForce QNM, таким образом включающ более высокое разрешение, более быстро и более количественный молекулярный отображать взаимодействия.

Bruker

Поверхности Bruker Nano обеспечивают Атомные продукты Микроскопа Усилия/Микроскопа Зонда Скеннирования (AFM/SPM) которые стоят вне от других имеющих на рынке систем для их робастных конструкции и легкия в использовании, пока поддерживающ самое высокое разрешение. Головка NANOS измеряя, которая часть всех наших аппаратур, использует уникально волоконнооптический интерферометр для измерять консольное отклонение, которое делает компакт настроения так что оно не большле чем стандартная задача микроскопа исследования.

Эта информация найденный, расмотрена и приспособлена от материалов обеспеченных Поверхностями Bruker Nano.

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Поверхности Bruker Nano.

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

Last Update: 23. January 2014 11:27

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit