Síntesis, de la Asamblea, y caracterización de una sola capa de nanopartículas de oro protegidas Films de Electroquímica de proteínas monocapa
Summary
Alkanethiolate estabilizado coloides de oro conocidos como clusters monocapa protegidas (PSM) se sintetizan, que se caracteriza, y montados en láminas delgadas como una interfaz de adsorción de la electroquímica de proteínas monocapa de proteínas redox sencillas como<em> Pseudomonas aeruginosa</em> Azurina (AZ) y el citocromo<em> C</em> (Cyt<em> C</em>).
Abstract
Nanopartículas de oro coloidal protegidos con ligandos alkanethiolate llamada monocapa protegidos racimos de oro (PSM) se sintetizan y se incorporaron posteriormente en las asambleas de cine que sirven como plataformas para la adsorción electroquímica de proteínas monocapa (PME). PME se utiliza como sistema modelo para estudiar las propiedades electroquímicas de las proteínas redox mediante su confinamiento a una plataforma de adsorción a un electrodo modificado, que también sirve como un socio redox de transferencia de electrones (ET), las reacciones. Los estudios han demostrado que el oro asambleas película de nanopartículas de este tipo proporcionan una proteína más homogéneo el medio ambiente y promover la adsorción de ET, sin dependencia de la distancia en comparación con los sistemas más tradicionales modificados con alcanotiol monocapas autoensambladas (SAM). 1.3 En este documento, los países socios mediterráneos funcionalizadas con ligandos hexanethiolate son sintetizados mediante una reacción Brust modificado 4 y se caracteriza con la espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis), microscopía electrónica de transmisión (TEM), y un protón (1 H) de resonancia magnética nuclear (RMN). MPC películas se montan sobre SAM interfaces de electrodos modificados de oro mediante el uso de un "ciclo de salsa" método de alternar capas de MPC y ditiol moléculas de enlace. Crecimiento de la película en el electrodo de oro se hace un seguimiento electroquímicamente mediante la medición de cambios en la doble capa de carga actual del sistema. Películas análogos montados en portaobjetos de vidrio de silano modificado permita el seguimiento óptico de crecimiento de la película y un análisis transversal TEM proporciona un espesor estimado. Durante el montaje de cine, la manipulación de la protección ligando MPC, así como el mecanismo de vinculación entre partículas permiten películas en red, que son fácilmente adaptables, para interactuar con proteínas redox que tienen diferentes mecanismos de adsorción. Por ejemplo, Pseudomonas aeruginosa azurina (AZ) pueden ser adsorbidos hidrofóbicamente a ditiol vinculados a las películas de los PSM hexanethiolate y citocromo c (cyt c) se puede inmovilizar electrostáticamente en un ácido carboxílico modificado MPC capa interfacial. En este informe, nos centramos en el protocolo de la película para que el sistema AZ exclusivamente. Investigaciones que involucran a la adsorción de proteínas en las plataformas MPC sintética modificada podría facilitar la comprensión de las interacciones entre biomoléculas y materiales hechos por el hombre, y por lo tanto ayudar al desarrollo de planes de biosensores, sistemas de modelado de ET, y materiales sintéticos biocompatibles. 5-8
Protocol
Discussion
Electroquímica de proteínas monocapa es una técnica efectiva para estudiar las interacciones entre las proteínas redox y sintéticos plataformas de adsorción. La eficacia de esta estrategia, sin embargo, depende de la habilidad para diseñar una interfaz de adsorción con un alto grado de control de nivel molecular. Las plataformas basadas en MPC creado por este protocolo representa plataformas específicamente diseñadas que son capaces de proporcionar una proteína más homogénea medio ambiente y facilitar la ab…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Queremos agradecer a la Fundación Nacional de Ciencias (CHE-0847145), y el profesor Henry Dreyfus-Académico del Programa de Premios por su generoso apoyo a esta investigación. Nos gustaría reconocer específicamente Christine Davis, Director de Microscopía e Imagen en el Departamento de Biología de la Universidad de Richmond por su ayuda en la sección transversal de imágenes. Un agradecimiento especial se da a los Dres. T. Leopold, la sentencia de R. Kanter, Kellogg D., R. Miller, y W., así como, Russ Collins, Joseph Fil, Marcas de Carolyn, Mallory y Mandy Wimbush John – todos los cuales hacen posible la investigación de pregrado en la Universidad de Richmond. Un personal muy agradecimiento es para todos los investigadores actuales, cursos pasados y futuros en el Laboratorio de Investigación de Leopold.
Materials
| Name of the reagent and equipment | Company | Catalogue number |
|---|---|---|
| Tetraoctylammonium bromide | Sigma-Aldrich | 294136 |
| Sodium borohydride | Sigma-Aldrich | 213462 |
| Hydrogen tetrachloroaurate | Sigma-Aldrich | 254169-5G |
| 1-Hexanethiol | Sigma-Aldrich | 234192 |
| Transmission Electron Microscope | JEOL | 1010 |
| Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer | Bruker Avance | 300 MHz |
| Formvar/carbon support film on copper grid (400 mesh) | Electron Microscopy Sciences | FCF400-Cu |
| Gold substrate | Evaporated Metal Films Corp. | Custom |
| Ag/AgCl Reference electrode | Microelectrodes, Inc. | MI-401F |
| Potentiostats | CH Instruments, Inc. | CHI650A, CHI610B |
| 1,9-Nonanedithiol | Sigma-Aldrich | N29805 |
| (3-mercaptopropyl)-trimethoxysilane | Sigma-Aldrich | 175617 |
| Ultraviolet Visible Spectrophotometer | Agilent | 8453 |
| Embed 812 epoxy resin | Electron Microscopy Sciences | 14120 |
| "00" BEEM capsule | Electron Microscopy Sciences | 70000-B |
| Silicon flat mold | Electron Microscopy Sciences | 70900 |
| Diamond knife | Diatome | 21-ULE, S12801 |
References
- Loftus, A. F., Reighard, K. P., Kapourales, S. A., Leopold, M. C. Monolayer-Protected Nanoparticle Film Assemblies as Platforms for Controlling Interfacial and Adsorption Properties in Protein Monolayer Electrochemistry. J. Am. Chem. Soc. 130, 1649-1661 (2008).
- Vargo, M. L., Gulka, C. P., Gerig, J. K., Manieri, C. M., Dattelbaum, J. D., Marks, C. B., Lawrence, N. T., Trawick, M. L., Leopold, M. C. Distance Dependence of Electron Transfer Kinetics for Azurin Protein Adsorbed to Monolayer Protected Nanoparticle Film Assemblies. Langmuir. 26, 560-569 (2010).
- Doan, T. T., Vargo, M. L., Gerig, J. K., Gulka, C. P., Trawick, M. L., Dattelbaum, J. D., Leopold, M. C. Electrochemical analysis of azurin thermodynamic and adsorption properties at monolayer-protected cluster film assemblies – Evidence for a more homogeneous adsorption interface. Journal of Colloid and Interface Science. 352, 50-58 (2010).
- Brust, M., Walker, M., Bethell, D., Schriffrin, D. J., Whyman, R. J. Synthesis of Thiol-derivatised Gold Nanoparticles in a Two-phase Liquid-Liquid System. J. Chem. Soc. Chem. Commun. , 801-802 (1994).
- Scouten, W. H., Luong, J. H., Brown, R. S. Enzyme or protein immobilization techniques for applications in biosensor design. Trends Biotechnol. 13, 178-185 (1995).
- Davis, J., Vaughan, D. H., Cardosi, M. F. Elements of biosensor construction. Enzyme Microb. Technol. 17, 1030-1035 (1995).
- Ramsay, G., Ed, . In Commercial Biosensors – Applications to Clinical, Bioprocess, and Environmental Samples. , (1998).
- Ghindilis, A. L., Atanasov, P., Wilkins, E. Immunosensors: electrochemical sensing and other engineering approaches. Biosens. Bioelectron. 13, 113-131 (1998).
- Templeton, A. C., Wuelfing, W. P., Murray, R. W. Monolayer-Protected Cluster Molecules. Accounts. Chem. Res. 33, 27-36 (2000).
- Aguila, A., Murray, R. W. Monolayer-Protected Clusters with Fluorescent Dansyl Ligands. Langmuir. 16, 5949-5954 (2000).
- Hostetler, M. J., Templeton, A. C., Murray, R. W. Dynamics of Place-Exchange Reactions on Monolayer-Protected Gold Cluster Molecules. Langmuir. 15, 3782-3789 (1999).
- Wanunu, M., Popovitz-Biro, R., Cohen, H., Vaskevich, A., Rubenstein, I. Coordination-Based Gold Nanoparticle Layers. J. Am. Chem. Soc. 127, 9207-9215 (2005).
- Gaylean, A. A., Day, R. W., Malinowski, J., Kittredge, K. W., Leopold, M. C. Polyelectrolyte-linked film assemblies of nanoparticles and nanoshells: Growth, stability, and optical properties. Journal of Colloid and Interface Science. 331, 532-542 (2009).
- Campbell-Rance, D. S., Doan, T. T., Leopold, M. C. Sweep, Step, Pulse, and Frequency-Based Techniques Applied to Protein Monolayer Electrochemistry at Nanoparticle Interfaces. , .
