Préparation d'échantillons dans Quartz Crystal Microbalance Measurements of Protein Adsorption and Polymer Mechanics

Résumé

Le microbalance de cristal de quartz peut fournir la masse précise et les propriétés viscoélastiques pour des films dans la gamme de micron ou de submicron, qui est pertinent pour des investigations dans la détection biomédicale et environnementale, les revêtements, et la science de polymère. L'épaisseur de l'échantillon influence les informations qui peuvent être obtenues à partir du matériau en contact avec le capteur.

Résumé

Dans cette étude, nous présentons divers exemples de la façon dont la préparation mince du film pour les expériences de microbalance cristal l'indique la modélisation appropriée des données et détermine quelles propriétés du film peuvent être quantifiées. Le microbalance de cristal de quartz offre une plate-forme particulièrement sensible pour mesurer les changements fins dans la masse et/ou les propriétés mécaniques d'un film appliqué en observant les changements dans la résonance mécanique d'un cristal de quartz oscillant à haute fréquence. Les avantages de cette approche comprennent sa polyvalence expérimentale, sa capacité d'étudier les changements de propriétés sur un large éventail de durées expérimentales et l'utilisation de petites tailles d'échantillons. Nous démontrons que, en fonction de l'épaisseur et du modulus de cisaillement de la couche déposée sur le capteur, nous pouvons acquérir différentes informations à partir du matériau. Ici, ce concept est spécifiquement exploité pour afficher des paramètres expérimentaux résultant en des calculs de masse et viscoélastiques de collagène adsorbed sur l'or et les complexes de polyélectrolyte pendant le gonflement en fonction de la concentration de sel.

Introduction

Le microbalance de cristal de quartz (QCM) tire parti de l'effet piézoélectrique d'un cristal de quartz pour surveiller sa fréquence de résonance, qui dépend de la masse adhérée à la surface. La technique compare la fréquence et la bande passante résonnantes d'un capteur de cristal de quartz coupé AT (généralement de l'ordre de 5 MHz)¹ dans l'air ou un fluide à la fréquence et à la bande passante du capteur après le dépôt d'un film. Il y a plusieurs avantages à utiliser le QCM pour étudier les propriétés et les interfaces minces de film, y compris la sensibilité élevée à la masse et potentiellement aux changements viscoélastiques de propriété (....

Protocole

Adsorption de collagène DE QCM-D

1. Préparation de l'échantillon et pré-nettoyage du capteur

1. Préparer 20 ml de tampon d'acétate de 0,1 M, en ajustant le pH avec HCl et NaOH au besoin pour atteindre le pH 5,6.
2. Ajouter la solution de collagène de queue de rat à la 20 ml de tampon d'acétate dans des conditions stériles à une concentration finale de 10 g/mL.
3. Nettoyer le capteur de quartz enduit d'or pour enlever le matériel organique et biologique^25,26.
   1. Placez le capteur côté actif vers le haut dans une chambre UV/Ozone et traitez l....

Résultats

Les changements de fréquence avec le temps pendant l'adsorption protéique présentent une courbe et un plateau caractéristiques montrés dans la figure 3A-B. Le lavage tampon initial de 1x PBS à travers la surface du capteur nu n'induit que des changements négligeables de fréquence, offrant une base de référence stable pour agir comme une référence pour les points de données futurs. L'introduction de la solution de collagène provoque l'adsorption protéique de commencer, observ.......

Discussion

Les résultats d'adsorption de collagène couvrent les régimes sauerbrey et viscoélastique. En traçant les décalages de fréquence normalisés au nombre harmonique correspondant, nous observons que la limite de Sauerbrey est vraie pour environ les 2 premières heures de la mesure. Avec l'augmentation de la masse adhérant au capteur, cependant, les changements de fréquence normalisés pour les troisième et cinquième harmoniques commencent à s'écarter les uns des autres(t 'gt; 2 h), indiquant une capacité à déterminer l.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Acide acétique	Sigma-Aldrich	A6283	Pour l’adsorption du collagène
d’hydroxyde d’ammonium	Sigma-Aldrich	221228	Pour l’adsorption
du collagène Sonde QCM aqueuse	AWSensors	CLS 00050 A	Pour le gonflement des polyélectrolytes
Collagène I Protéine de rat, Queue	Thermo Fisher Scientific	Pour l’adsorption du collagène
Eau distillée	Sigma-Aldrich	EM3234	Pour le gonflement des polyélectrolytes ; généralement facile à acquérir dans les laboratoires de recherche, mais il y a un numéro de catalogue au cas où il n’est pas accessible
Éthanol	Sigma-Aldrich	793175-1GA-PB	Pour le gonflement des polyélectrolytes
Gibco Phosphate Tamponné Saline	Thermo Fisher Scientific	20012-027	Pour l’adsorption de collagène
Hellmanex III	Sigma-Aldrich	Z805939	Pour l’adsorption du collagène
Solution de peroxyde d’hydrogène	Sigma-Aldrich	216763	Pour l’adsorption du collagène
Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Delicate Task Wipers, 1 pli	Fisher Scientific	06-666A	Pour le gonflement des polyélectrolytes
NP2K VNA	Makarov Instruments		Pour le gonflement des
polyélectrolytesPoly(chlorure de diallyldiméthylammonium), MW 200 000	Sigma-Aldrich	409022	Pour le gonflement des polyélectrolytes ; pour la procédure de synthèse complète, voir Sadman et al.
Sel de poly(styrène-sulfonate) sodique 30 % en poids dans l’eau	Sigma-Aldrich	561967-500G	Pour le gonflement des polyélectrolytes ; pour la procédure de synthèse complète, voir Sadman et al.
Bromure de potassium	Sigma-Aldrich	793604-1KG	Pour le gonflement des polyélectrolytes
QSense QCM Explorer System	Biolin Scientific		Pour l’adsorption
du collagène Acétate de sodium, anhydre	Sigma-Aldrich	S2889	Pour l’adsorption du collagène
Spin coater, Modèle WS-650MZ-23NPP	Laurell technologies		Pour le gonflement des polyélectrolytes

Solution A1048301