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技巧分子識別評定的 Functionalization 途徑

由 AZoNano 編輯

目錄

分子識別評定的關鍵原則
在技巧將考慮的系數 Functionalization 期間
在技巧介入的步驟 Functionalization
     氨基化作用通過酯化和 Silanization
     動畫通過自被彙編的單層
     連接器分子的簡介
結論
Bruker


分子識別評定的關鍵原則

使用 AFM 的分子識別評定在二個分子之間的交往基礎上。 一個分子附有 AFM 的技巧,而第二個分子附有範例表面 (參見組 A 和 B 圖 1)。 技巧 functionalization 是導致附有分子 A AFM 的技巧的幾個化工步驟。

圖 1 : 作為距離功能,當懸臂的偏折被監控 AFM 技巧是延長的往然後縮回從表面。 曲線的收縮零件 (在紅色) 將顯示在這個技巧和這個範例之間的所有黏附力強制。 在分子識別強制評定,配合基分子 (a) 附有 AFM 技巧,而感受器官分子 (b) 是存在範例表面。 對連接器分子 (即釘) 的使用導致一個特徵曲線斷開的峰頂,當這個連接器舒展,啟用特定斷開的交往的更加容易的確定 A 和 B 之間的 (參見在插頁的有代表性的曲線)。

在表 1 右中衛是強制距離曲線。 這個技巧在,直到它聯繫聯絡,從而施加在表面的表面附近首先帶來正負荷。 這個技巧被縮回,并且在此活動時,一個向下峰頂可能發生在收縮曲線。 這表明黏附力進行了在這個範例和這個技巧之間。 技巧範例黏附力可以被計算懸臂的偏轉靈敏度和彈簧常數是否知道。

在這個技巧和這個範例之間的黏附力通常被觀察,當使用非functionalized 技巧時。 當一個 functionalized 技巧為分子識別評定時,使用區分期望特定交往和未指明的交往之間經常是挑戰。 為了解決此挑戰,半成品分子叫連接器或空間使用在這個分子 A 和 AFM 技巧之間。 連接器的靈活性提供流動性給配合基分子存取約束感受器官。

在技巧將考慮的系數 Functionalization 期間

雖然幾個技術使用附有分子 AFM 探測,必須考慮到一定數量的問題:

  • 適當的 AFM 探測的選擇是重要的,是的關鍵系數這個技巧和懸臂彈簧常數的鋒利。
  • 技巧 functionalization 化學的選擇是重要的,因為必須連接配合基分子到技巧,以便在這個技巧和這個分子之間的約束力量比表面感受器官和配合基分子之間的交往是更多。
  • 減少配合基的表面密度的技術為評定唯一約束活動是關鍵的。
  • 系數例如溫度、緩衝構成和酸碱度必須是適當的在評定期間和打翻 functionalization,以便約束分子的約束活動沒有被修改。

在技巧介入的步驟 Functionalization

技巧 functionalization 從在 AFM 探測的一個氮化硅或硅技巧總是開始。 二個公用途徑,即氨基化作用通過基於硫烴的自被彙編的單層 (SAM)和由酯化處理技巧氨基化作用或 silanization 為選擇一個起點使用技巧 functionalization 的。

氨基化作用通過酯化和 Silanization

酯化和 silanization 進程直接地 functionalize 探測。 silanization 回應進行在硅酮試劑的一個三氯硅烷組和在硅酮試劑的一個三氯硅烷組之間。 這導致,從而形成 Si O Si 在氫鍵之間的 organosilane 層的發展共價鍵和硅酮分子和這個技巧 (參見圖 2A)。 氨基化作用可以通過酯化被執行由氨基乙醇和表面 silanol 組的回應。

圖 2 : 第一步技巧 functionalization 一般將引入胺物組 (顯示這裡作為 「X ") 給技巧表面。 三個方法用途廣泛: A) 與硅酮的處理; B) 與氨基乙醇的酯化; 并且 C) SAM 的形成使用硫烴金子化學的。

動畫通過自被彙編的單層

如圖 2C 所顯示, SAM 通過鏈烷硫趕分子的吸附對一個餾金的技巧的被生成。 餾金的探測可以被根除所有附上分子回收。 硫烴組比配合基感受器官交往也有與金子的高親合力并且保證以形成更加嚴格的技巧配合基交往。 SAM 的 醯 鏈子 生成 提高 技巧 functionalization 的 強壯 的 一 個 擁擠不堪 結構 。 然而,此技術需要技巧側餾金的 AFM 探測,有大半徑并且不是普遍可用的。

連接器分子的簡介

下個階段是連接器分子的簡介。 此階段也提供配合基分子的系統的控制』表面密度。 這可以通過使用包含二种與多種最終組的分子的混雜的 SAM 獲得。 此技術為學習環糊精和 ferrocene 分子之間的交往使用通過使用混雜的 SAM。 在此階段,如果金硫烴 SAM 途徑是選擇然後適當試劑例如釘 (聚乙二醇)/NTA (N 次氮基醋精的酸) 能使用合併連接器分子和形成 SAM。 在表 3,大部分 SAM 包括三乙撐甘醇烷基硫烴,而餘數包括 NTA 三乙撐甘醇烷基硫烴。 tetradentate NTA 可能生成與金屬正離子的六角複雜。 四個螯合作用債券形成與 Ni2+ ,并且二個債券為瞄準組氨酸組使用。 因此, NTA 釘硫烴的低百分比結合與這個配合基。 釘硫烴保持惰性并且限制密度在技巧表面的蛋白質。

圖 3 : 混雜的 SAMs 在一個餾金的技巧被形成。 所謂的 NTA- 被終止的鏈烷硫趕的仅非常低百分比將設立與正離子的螯合作用,與屬於肽或蛋白質的 polyhistidine 組也將配合。

在另一個技術,氮化硅或硅技巧是氨基的 functionalized 與 ethanoloamine 或硅酮,使用一個不同的方法。 在此技術,釘連接器分子的一末端起反應與表面氨基。 這允許另一個末端束縛與蛋白質。 公司使用各種各樣的 heterobifunctional 釘連接器。

常用的釘連接器在表 1. 顯示作為圖 4 并且被列出。

圖 4 : 在化工被修改的 AFM 技巧和那些氨基酸之間的典型的回應 (Asp = 天冬氨酸、 Glu = 谷氨酸, Ser = 絲氨酸, Thr = 蘇氨酸, Cys = 半胱氨酸和 Lys = 賴氨酸)。

表 1. 公用約束目標和配比的易反應的組

約束目標 在釘的易反應的組 被形成的債券
- COOH (carbonxyl)
     找到在:
     天冬氨酸
     谷氨酸
胺物
(回應要求與 EDC 的啟動)
或者
羥基
氨化物
或者
酯類
- NH2 (胺物)
     找到在:
     賴氨酸
     硅酮對待的技巧
     氨基乙醇對待的技巧
NHS - 酯類
或者
羧基
氨化物
或者
酯類
- 噓 (氫硫基)
     找到在:
     半胱氨酸
Maleimide
或者
羧基
硫代 - 以太
或者
硫代 - 酯類
- CHO (含羰基之金屬化合物)
     找到在:
     被氧化的碳水化合物
癆得治
- OH (羥基)
     找到在:
     絲氨酸
     蘇氨酸
羧基 酯類
抗生物素蛋白
     找到在:
     抗生物素蛋白被修改的蛋白質
生物素 Avitin 生物素債券

技巧 functionalization 最後階段是最終組的回應與氨基酸的在配合基分子蛋白質。 在此階段,不應該在配合基的功能束縛位置內瞄準已知的點避免在功能上的變化。

結論

此附註分析了技巧 functionalization 主要應用和方法。 上面所述的方法為強制數量分子識別映射和單點強制評定使用。 首字母套結果表明技巧 functionalization 將是有用的,當使用在 PeakForce QNM 想像模式,因而啟用更加高分辨率,快速地和一更加定量分子交往映射下。

Bruker

Bruker 納諾表面提供從他們的穩健設計和易用的其他商業可用的系統引人注意,維護最高分辨率的基本強制顯微鏡/掃描探測顯微鏡 (AFM/SPM) 產品。 NANOS 評定的題頭,是所有我們的儀器的一部分,使用評定的懸臂式偏折一臺唯一光導纖維的干涉儀,如此做設置協定它大於一個標準研究顯微鏡目的沒有。

此信息是來源,覆核和適應從 Bruker 納諾表面提供的材料。

關於此來源的更多信息请請參觀 Bruker 納諾表面

Comments

  1. Qi Gao Qi Gao Hong Kong S.A.R. says:

    Thanks for writing this. May I ask how to verify the functionalization process? Is there any method to prove that my AFM tip is connected with protein?

The opinions expressed here are the views of the writer and do not necessarily reflect the views and opinions of AZoNano.com.

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