Spetsen Functionalization Att närma sig för Molekylära ErkännandeMätningar

Vid AZoNano Redaktörer

Bordlägga av Tillfredsställer

Stämma Principer av Molekylära ErkännandeMätningar
Dela upp i faktorer för att vara Ansett Under Spetsen Functionalization
Kliver Involverat i Spetsen Functionalization
     Amination Till Och Med Esterification och Silanization
     Animering Till Och Med Själv-Församlad Monolayer
     Inledning av LinkerMolekylen
Avslutningar
Bruker


Nyckel- Principer av Molekylära ErkännandeMätningar

Molekylära erkännandemätningar som använder AFM, baseras på växelverkan mellan två molekylar. En molekyl fästas till spetsen av AFMEN, eftersom understödjamolekylen fästas till ta prov ytbehandlar (se grupper A och B av Figure 1). Spetsfunctionalizationen är det flera kemiskt kliver, att bly- till att fästa molekylarna A till spetsen av AFMEN.

Figurera 1: AFM-spetsen är fördjupad in mot, och därefter tillbakadraget från ytbehandla, som avböjningen av cantileveren övervakas som en fungera av, distansera. Tillbakadragningsdelen av den ska showen för bukta (i rött) någon adhesionstyrka mellan spetsen och ta prov. I molekylära erkännandestyrkamätningar fästas ligandmolekylar (A) till AFM-spetsen, eftersom receptormolekylar (B) är närvarande på ta prov, ytbehandlar. Bruk av resultat för en linkermolekyl (e.g. FIXERA), i karakteristiskt krökt att unbinding som är maximalt, som linkeren sträcker och att möjliggöra lättare ID av unbinding växelverkan för närmare detalj mellan A och B (se representativt för att bukta i inlägg).

I figurera 1 högra halva är endistansera buktar. Spetsen kommas med först nära ytbehandla, tills den gör kontakten som utövar därmed en realitet, laddar på ytbehandla. Spetsen är tillbakadragen baksida, och under denna handling, är ett nedåtriktat maximalt rimligt att hända i tillbakadragningen buktar. Detta indikerar att adhesion har ägt rum mellan ta prov och spetsen. Denta prov adhesionen kan beräknas om avböjningskänsligheten och fjädrar konstanten av cantileveren är bekant.

Adhesion mellan spetsen och ta prov är vanligt den observerade stunden som använder non-functionalized spetsar. Att Göra Åtskillnad Mellan mellan önskade specifika växelverkan och non-närmare detalj växelverkan är ofta en utmaning, när en functionalized spets används för molekylära erkännandemätningar. För att betaget kallade denna utmaning, mellanliggande molekylar linkers, eller utrymmen används mellan molekylen A och AFM-spetsen. Linker'sens böjlighet ger rörlighet till ligandmolekylen för att ta fram den bindande receptoren.

Dela upp i faktorer för att vara Ansett Under Spetsen Functionalization

Även Om flera tekniker har använts för att fästa molekylar till AFM-sonder som är ett nummer av utfärdar måste tas in i övervägande:

  • Valet av en passande AFM-sond är kritiskt, dela upp i faktorer det nyckel- att vara skärpa av spetsen, och cantilever'sen fjädrar konstant.
  • Valet av spetsfunctionalizationkemi är viktigt, sedan ligandmolekylen måste förbindas till spetsen, så att den bindande styrkan mellan spetsen och molekylen är mer, än växelverkan mellan ytbehandlareceptoren och ligandmolekylen.
  • Tekniker till minskning ligand'sen ytbehandlar täthet är avgörande för att mäta singelbandhändelser.
  • Dela upp i faktorer liksom temperatur, fungera som buffert sammansättning, och pH måste vara anslår under mätning och tippar functionalization, så att den bindande aktiviteten av de bindande molekylarna inte förändras.

Kliver Involverat i Spetsen Functionalization

Spetsfunctionalizationen börjar alltid med en silikonnitride, eller silikoner tippar på en AFM-sond. Två att närma sig, namely amination till och med enbaserad själv-församlad monolayer och (SAM) riktar vanligt spetsamination vid esterification, eller silanizationen används för att välja en startpunkt för spetsfunctionalization.

Amination Till Och Med Esterification och Silanization

Esterificationen och silanizationen bearbetar functionalize sonden direkt. Silanizationreaktionen äger rum mellan en trichlorosilanegrupp i silanereagenten och en trichlorosilanegrupp i silanereagenten. Detta blytak till utvecklingen av ett organosilanelagrar som bildar covalent därmed förbindelser Si-NOLLA-Si mellan väteförbindelserna och silanemolekylarna och spetsen (se för att Figurera 2A). Amination kan bäras ut till och med esterification av reaktionen av ethanolamine och ytbehandla silanolgrupper.

Figurera 2: Första steg av spetsfunctionalizationen är allmänt att introducera aminegrupper (som här visas som ”X”) till spetsen ytbehandlar. Tre metoder används brett: Behandling för A) med silanes; Esterification för B) med ethanolamine; och bildande för C) av en SAM genom att använda thiol-guld- kemi.

Animering Till Och Med Själv-Församlad Monolayer

En SAM frambrings till och med adsorptionen av alkanethiolmolekylar till en guld- täckt spets, som visat in Figurera 2C. Guld--Täckte sonder kan återanvändas, genom att utrota alla fäste molekylar. Thiolgrupper har en kickfrändskap med guld- och ser till också, i att bilda starkare spets-ligand växelverkan än ligand-receptoren växelverkan. Packade SAMS acyl kedjar frambringar en close- strukturerar som förhöjer robustheten av spetsfunctionalizationen. Emellertid behöver denna teknik spets-sidan guld- täckte AFM-sonder, som har stora radier och inte är universal tillgängliga.

Inledning av LinkerMolekylen

De nästa arrangerar är inledningen av linkermolekylarna. Detta arrangerar erbjuder också systematiskt kontrollerar av ligandmolekylarna ytbehandlar täthet. Detta kan nås fram till, genom att använda blandad SAM som innehåller två sorter av molekylar med olika slutliga grupper. Denna teknik används för att studera växelverkan mellan cyclodextrin och ferrocenemolekylar, genom att använda en blandad SAM. På detta arrangerar, om guld--thiolen SAM att närma sig är utvalt därefter anslår reagents liksom FIXERAR) (för polyetylenglykol/NTA (N-Nitrilotriacetic syra) kan vara van vid införlivade linkermolekylar och bilda SAM. I Figurera 3, majoriteten av SAM består av triethylene-glykol-alkyl-thiolen, eftersom resten består av denalkyl thiolen. Tetradentaten NTA är rimlig att frambringa ett sexhörnigt komplex med belägger med metall cations. Fyra chelationförbindelser bildas med Ni, 2+ och de två förbindelserna används för att uppsätta som mål histidinegrupperna. Således en låg procentsats av NTA-FIXERA-thiol förbindelser med liganden. Fixera-thiolen återstår inert och begränsar tätheten av proteiner på spetsen ytbehandlar.

Figurera 3: Blandade SAMs bildas på entäckt spets. Endast avslutade en mycket låg procentsats av så-kallad NTA- ska alkanethiols upprättar en chelation med cations, som ska påverkar varandra också med polyhistidinegrupper som hör hemma till peptides eller proteiner.

I den annan tekniken var silikonnitride- eller silikonspetsen är amino-functionalized med ethanoloamine eller silanes, används en olik strategi. I denna teknik avslutar FIXERAlinkermolekylen en reagerar med de amino grupperna för ytbehandla. Detta låter annat avslutar till röran med proteinet. Företag använder en variation av heterobifunctionalen FIXERAR linkers.

Gemensamt använt FIXERA linkers visas som Figurerar 4, och listat in Bordlägga 1.

Figurera 4: Typiska reaktioner mellan chemically ändrade AFM-spetsar och några amino syror (Asp = Aspartaten, Glu = Glutamat, Ser = Serine, Thr = Threonine, Cys = Cysteine och Lys = Lysine).

Bordlägga 1. Vanligt uppsätta som mål bandet och matcha reactive grupper

Bandet uppsätta som mål Reactive grupp på PEG Bildad Förbindelse
- COOH (carbonxylen)
     funnit i:
     aspartate
     glutamat
Amine
(reaktion kräver aktivering med EDC),
eller
hydroxyl
Amide
eller
ester
- NH2 (aminen)
     funnit i:
     lysine
     silane behandlad spets
     ethanolamine behandlad spets
NHS - ester
eller
carboxyl
Amide
eller
ester
- SH (sulfhydrylen)
     funnit i:
     cysteine
Maleimide
eller
carboxyl
Thio - eter
eller
thio - ester
- CHO (carbonylen)
     funnit i:
     oxiderade kolhydrat
Hydrazide Hydrazone
- OH (hydroxyl)
     funnit i:
     serine
     threonine
Carboxyl Ester
Avidin
     funnit i:
     avidin ändrade proteiner
Biotin Avitin-Biotin förbindelse

Slutskedet av spetsfunctionalizationen är reaktionen av den slutliga gruppen med amino syror i proteinet av ligandmolekylen. I detta arrangera, bekant pekar bör inte uppsätta som mål inom ligand'sens funktionella bindande plats för att undvika ändringar i funktionsdugligheten.

Avslutningar

Detta noterar har analyserat ha som huvudämne applikationer och strategier av spetsfunctionalizationen. Debeskrev metoderna används för styrka-volym molekylär erkännande som kartlägger, och singeln pekar styrkamätningar. Den Initiala uppsättningen av resultat indikerar att spetsfunctionalizationen ska är hjälpsam när det används med PeakForcen QNM som avbildar funktionsläge, möjliggöra således högre upplösning, snabbare och mer kvantitativ molekylärt kartlägga för växelverkan.

Bruker

Nano Bruker Ytbehandlar ger Atom- produkter för det StyrkaMikroskop-/ScanningSondMikroskopet (AFM/SPM), som står ut från annan kommersiellt - tillgängliga system för deras robustt design och lindra-av-bruk, stunden som underhåller den högsta upplösningen. NANOSEN som mäter huvudet, som är den vår delen allra, instrumenterar, använder en unik fiber-optisk interferometer för att mäta cantileveravböjningen, som gör överenskommelsen för ställa in så, att den är inte större än ett standart forskningmikroskopmål.

Denna information har varit sourced, granskat, och anpassat från material förutsatt att av Nano Bruker Ytbehandlar.

För mer information på denna källa behaga besök Nano Bruker Ytbehandlar.

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

Last Update: 23. January 2014 11:31

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit