Procedure voor het vervaardigen van biofunctionele nanovezels
Summary
Een efficiënte aanpak voor het bereiden nanovezels ingericht met functionele groepen die specifiek interactie met eiwitten beschreven. De benadering vereist eerst de bereiding van een gefunctionaliseerd polymeer met geschikte functionele groep. De functionele polymeer wordt gefabriceerd in nanovezels door electrospinning. De effectiviteit van de binding van de nanovezels met een eiwitgehalte wordt onderzocht door confocale microscopie.
Abstract
Elektrospinnen is een effectieve behandeling voor het bereiden van nanovezels ingericht met functionele groepen. Nanovezels ingericht met functionele groepen kan worden gebruikt om materiaal-biomarker interacties ie fungeren als biosensoren met potentieel als single molecule detectoren studie. Wij hebben een effectieve aanpak voor het bereiden functionele polymeren waarvan de functionaliteiten heeft de capaciteit tot specifieke binding met een modeleiwit. In ons model systeem de functionele groep 2,4-dinitrofenyl (DNP) en het eiwit anti-DNP IgE (immunoglobuline E). Het functionele polymeer, α, ω-bi [2,4-dinitrofenyl capronzuur] [poly (ethyleenoxide)-b-poly (2-methoxystyreen)-b-poly (ethyleenoxide)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO- CDNP), bereid door anionische levende polymerisatie. De difunctionele initiator gebruikt in de polymerisatie werd bereid door reactie van elektronoverdracht α-methylstyreen en kalium (mirror) metaal. De 2-methoxystyreen monomeer toegevoegdeerst de initiator, gevolgd door de toevoeging van het tweede monomeer, ethyleenoxide en ten slotte het levende polymeer werd beëindigd door methanol. De α, ω-dihydroxyl polymeer [HO-PEO-P2MS-PEO-OH] omgezet met N-2 ,4-DNP-∈-aminocapronzuur door DCC koppeling, resulterend in de vorming van α, ω-bi [ 2,4-dinitrophenylcaproic] [poly (ethyleenoxide)-b-poly (2-methoxystyreen)-b-poly (ethyleenoxide)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP). De polymeren werden gekarakteriseerd door FT-IR, 1H NMR en gelpermeatiechromatografie (GPC). De molecuulgewichtsverdelingen van de polymeren waren klein (1,1 tot 1.2) en polymeren met molecuulgewichten groter dan 50.000 werd gebruikt in dit onderzoek. De polymeren werden gele poeders en oplosbaar in tetrahydrofuran. Een water oplosbaar CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / DMEG (dimethoxyethylene glycol) bindt en bereikt steady state binding met IgE oplossing binnen enkele seconden. Hoger molecuulgewicht (niet in water oplosbare dwz ongeveer 50.000) CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP polymeren, bevattende 1% enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNT) werden verwerkt tot elektroactieve nanovezels (100 nm tot 500 nm in diameter) op siliciumsubstraat. Fluorescentiespectroscopie toont dat anti-DNP IgE samenwerkt met de nanovezels door binding met de functionele groepen DNP versieren de vezels. Deze waarnemingen suggereren dat de juiste gefunctionaliseerde nanovezels belofte voor het ontwikkelen van biomarker detectie-apparaat vast te houden.
Protocol
Discussion
In dit rapport hebben we voorgesteld een krachtige aanpak voor het bereiden van biofunctionele nanovezels. De nanovezels zijn ingericht om een functionele groep die specifiek is voor een modeleiwit. De procedure en werkwijze in deze mededeling is algemeen en kan worden gebruikt om nanovezels ingericht met elke gewenste functionele groep te bereiden. De anionische polymerisatie levende krachtige methode om gecontroleerde polymeerstructuren covalent verbonden met een aantal interessante functionele of functionele gr…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door NSF HRD-0630456, een NSF CREST Program en NSF is DMR-0934142.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Sodium Metal | Sigma-Aldrich | 282065 |
| Benzophenone | Sigma-Aldrich | 239852 |
| 2-methoxystyrene | Sigma-Aldrich | 563064 |
| Tetrahydrofuran | Sigma-Aldrich | 178810 |
| Chlorobenzene | Sigma-Aldrich | 319996 |
| Single walled CNTs | Sigma-Aldrich | 704113 |
| Polystyrene | Sigma-Aldrich | 81416 |
| Silicon Wafers | Silicon Quest Int’l | 720200 |
| Zeiss FESEM | Carl Zeiss Inc. | Ultra 60 |
| Probestation with Bausch & Lomb MicroZoom II High Performance Microscope | Bausch and Lomb | |
| Leica Scanning Confocal System | Leica Microsystems | TCS SP2 |
| Sub-femtoamp Remote Sourcemeter | Keithley Instruments | 6430 |
| Autoranging Digital Multimeter | Keithley Instruments | 175A |
| Syringe Pump | Chemyx Inc. | Fusion 200 |
| Zeiss Optical Microscope | Carl Zeiss Inc. | Zeiss/Axiotech |
Referenzen
- Sannigrahi, B., Sil, D. Synthesis and Characterization of α,ω-bi[2,4-dinitrophenyl (DNP)] poly(2-methoxystyrene) Functional Polymers. Preliminary Evaluation of the Interaction of the Functional Polymers with RBL Mast Cells. Journal of Macromolecular Science, Part A. 45, 664-671 (2008).
- Gordon, K., Sannigrahi, B. Synthesis of Optically Active Helical Poly(2-methoxystyrene). Enhancement of HeLa and Osteoblast Cell Growth on Optically Active Helical Poly(2-methoxystyrene) Surfaces. Journal of Biomaterials Science. 2, 2055-2072 (2009).
- Baird, E. J., Holowka, D. Highly Effective Poly(Ethylene Glycol) Architectures for Specific Inhibition of Immune Receptor Activation. Biochemie. 2, 12739-12748 (2003).
- Ramakrisna, S., Fugihara, K., Lim, W. -. E., Ma, Z. . Introductions to Electrospinning and Nanofibers. , (2005).
- Kameoka, J., Craighead, H. G. Fabrication of Oriented Polymeric Nanofibers on Planar Surfaces by Electrospinning. Applied Physics Letters. 83, 371-3773 (2003).
- Ramakrishna, S., Lala, N. L. Polymer Nanofibers for Biosensor Applications. Topics in Applied Physics. 109, 377-392 (2007).
- Reuven, D., Sil, D. Archetypical Conductive Polymer Structure for Specific Interaction with Proteins. Journal of Macromolecular Science Part A: Pure and Applied Chemistry. , (2012).
- Ogunro, O., Karunwi, K. Chiral Asymmetry of Helical Polymer Nanowire. The Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 704-707 (2010).
