Regards sur les interactions des acides aminés et Peptides avec matériaux inorganiques à l'aide d'une seule molécule de travail Spectroscopy

Summary

Nous présentons ici un protocole pour mesurer la force des interactions entre une surface inorganique bien définie et soit des peptides ou des acides aminés par une seule molécule des mesures de spectroscopie de force au moyen d'un microscope à force atomique (AFM). Les informations obtenues à partir de la mesure est importante pour mieux comprendre le matériau interphase peptide-inorganique.

Abstract

Les interactions entre les protéines ou peptides et des matériaux inorganiques conduisent à plusieurs procédés intéressants. Par exemple, en combinant des protéines avec des minéraux conduit à la formation de matériaux composites ayant des propriétés uniques. En outre, le procédé de l'encrassement biologique indésirable est initiée par l'adsorption des molécules biologiques, principalement des protéines, sur les surfaces. Cette couche organique est une couche d'adhérence pour les bactéries et leur permet d'interagir avec la surface. Comprendre les forces fondamentales qui régissent les interactions à l'interface organique-inorganique est donc important pour de nombreux domaines de la recherche et pourrait conduire à la conception de nouveaux matériaux pour des applications optiques, mécaniques et biomédicales. Ce document démontre une technique de spectroscopie de force une seule molécule qui utilise un AFM pour mesurer la force d'adhérence entre soit des peptides ou des acides aminés et des surfaces inorganiques bien définies. Cette technique implique un protocole de fixation de la molécule biologique à l'AFMpointe à travers une liaison flexible covalente et une seule molécule des mesures de spectroscopie de force par microscope à force atomique. En outre, une analyse de ces mesures est inclus.

Introduction

L'interaction entre les protéines et les minéraux inorganiques conduit à la construction de matériaux composites ayant des propriétés particulières. Cela comprend des matériaux à haute résistance mécanique ou des propriétés optiques uniques. ^{1, 2,} par exemple, la combinaison de la protéine de collagène avec l'hydroxyapatite minérale génère soit des os mous ou durs pour les différentes fonctionnalités. ³ peptides courts peuvent également lier des matériaux inorganiques avec une grande spécificité. ^{4, ....}

Protocol

1. Astuce Modification

1. Achat de nitrure de silicium (Si ₃ N ₄₎ Les cantilevers AFM avec des pointes de silicium (Rayon cantilever nominal de ~ 2 nm).
2. Nettoyez chaque cantilever AFM par trempage dans de l'éthanol anhydre pendant 20 min. Sec à température ambiante. Traiter ensuite les cantilevers en les exposant à plasma O ₂ pendant 5 min.
3. Suspendre les pointes propres ci-dessus (3 cm) un contenant méthyltriéthoxysilane de la solution et l'acide 3- (aminopropyl) triéthoxysilane dans un rapport de 15: 1 (v / v) dans un dessiccateur sous une atmosphère inerte (azote ou argon) et connecter le dessicat....

Results

Figure 1 présente la procédure de modification de la pointe. Dans la première étape, un traitement au plasma modifie la surface de la pointe de nitrure de silicium. La pointe présente des groupes OH. Ces groupes seront ensuite réagir avec les silanes. A la fin de cette étape, la surface de la pointe sera couverte par les groupes -NH ₂ libre. Ces amines libres vont alors réagir avec Fmoc-NHS -PEG, une liaison covalente. Le groupe Fmoc de l'agent de liaison du P.......

Discussion

Les étapes 1.3, 1.4 et 1.7 dans le protocole devrait être effectué avec soin complet et d'une manière très douce. A l'étape 1.3, l'embout ne doit pas être en contact avec le mélange à base de silane et le procédé de silanisation doit être effectuée dans une atmosphère inerte (eau libre). ⁴⁵ Ceci est fait dans le but d'empêcher la formation multicouche et parce que les molécules de silane subissent facilement l' hydrolyse en présence d'humidité. ⁴⁵ <.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Nitrure de silicium (Si3N4) AFM en porte-à-faux avec pointes en silicium	Bruker (Camarilo, CA, USA)		MSNL10, rayon nominal des porte-à-faux ~2 nm  ;
Méthyltriéthoxysilane  ;	Acros Organics (New Jersey, USA)		Pour la silaylation de la pointe AFM  ;
3-(Aminopropyl) triethoxysilane	Sigma-Aldrich (Jérusalem, Israël)		Pour la silaylation de l’embout AFM
Triisopropylsilane	Sigma-Aldrich (Jérusalem, Israël)		Utilisé pour la déprotection peptidique
N-Ethyldiisopropylamine	Alfa-Aesar (Lancashire, Royaume-Uni)		Utilisé pour la modification de l’embout
Triethylamine	Alfa-Aesar (Lancashire, Royaume-Uni)		Utilisé pour l’embout modification
Piperidine	Alfa-Aesar (Lancashire, Royaume-Uni)		Utilisé pour la déprotection
Fmoc Fluorénylméthyloxycarbonyl-PEG-N-hydroxysuccinimide  ; (Fmoc-PEG-NHS)	Iris Biotech GmbH (Deutschland, Allemagne)		Utilisé comme agent de liaison flexible covalent. (MW = 5 000 Da)
2-(1H-benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3,-tétraméthyluronium hexafluorophosphate (HBTU)	Alfa Aser (Heysham, Angleterre)		Utilisé comme réactif de couplage.  ;
N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP)	Acros Organics (New Jersey, États-Unis)		Utilisé comme solvant dans la procédure de modification
DMF (diméthylformamide)	Merck (Darmstadt, Allemagne)		Utilisé comme solvant dans la procédure de modification
Chloroform	Bio-Lab (Jérusalem, Israël)		Utilisé comme solvant dans la procédure de modification de la pointe
Éthanol (anhydre)	Gadot (Netanya, Israël)		Utilisé comme solvant dans la procédure de modification de la pointe
Acide trifluoroacétique (TFA)	Merck (Darmstadt, Allemagne)
Anhydride acétique	Merck (Darmstadt, Allemagne)
Peptides	GL Biochem (Shanghai, Chine).
Phénylalanine et tyrosine  ;	Biochem (Darmstadt, Allemagne)  ;
Dispersion de 30 % de TiO2 dans le mélange de solvant 2-(2-méthoxyéthoxy)éthanol (DEGME) et d’éthyl3-éthoxypropionate (EEP)	Applied Vision Laboratories (Jérusalem, Israël)		(30 %) dans le mélange de solvant 2-(2-méthoxyéthoxy)éthanol (DEGME) et d’éthyl3-éthoxypropionate (EEP). Utilisé pour la préparation de substrats TiO2
Substrats de mica	TED PELLA, INC. (Redding, Californie, États-Unis)		Diamètre 9,9 mm