Il microbilanciamento a cristalli di quarzo può fornire accurate proprietà di massa e viscoelastica per le pellicole nella gamma micron o submicron, che è rilevante per le indagini in biomedica e ambientale rilevamento, rivestimenti e scienza dei polimeri. Lo spessore del campione influenza quali informazioni possono essere ottenute dal materiale a contatto con il sensore.
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Articolo metodologico
Preparazione del campione nella misurazione del microbilanciamento del cristallo di quarzo dell'adsortazione delle proteine e della meccanica dei polimeri
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
In questo studio, presentiamo vari esempi di come la sottile preparazione della pellicola per gli esperimenti di microbilanciamento del cristallo di quarzo informa la modellazione appropriata dei dati e determina quali proprietà della pellicola possono essere quantificate. Il microbilanciamento a cristalli di quarzo offre una piattaforma particolarmente sensibile per misurare i cambiamenti fini nelle proprietà di massa e/o meccaniche di una pellicola applicata osservando i cambiamenti nella risonanza meccanica di un cristallo di quarzo che oscilla ad alta frequenza. I vantaggi di questo approccio includono la sua versatilità sperimentale, la capacità di studiare i cambiamenti nelle proprietà su una vasta gamma di lunghezze di tempo sperimentali e l'uso di campioni di piccole dimensioni. Dimostriamo che, in base allo spessore e al modulo di taglio dello strato depositato sul sensore, possiamo acquisire informazioni diverse dal materiale. Qui, questo concetto è specificamente sfruttato per visualizzare parametri sperimentali con conseguente calcoli di massa e viscoelastico del collagene adsorbito su complessi oro e poliglitolitico durante il gonfiore in funzione della concentrazione del sale.
Introduzione
Il microequilibrio di cristallo di quarzo (QCM) sfrutta l'effetto piezoelettrico di un cristallo di quarzo per monitorare la sua frequenza risonante, che dipende dalla massa aderita alla superficie. La tecnica confronta la frequenza di risonanza e la larghezza di banda di un sensore di cristallo al quarzo taglio AT (tipicamente nell'intervallo di 5 MHz)1 in aria o un fluido alla frequenza e alla larghezza di banda del sensore dopo la deposizione di una pellicola. Ci sono diversi vantaggi per l'utilizzo del QCM per studiare le proprietà e le interfacce della pellicola sottile, tra cui l'elevata sensibilità alla massa e potenzialmente ai cambiame....
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Protocollo
Annuncio collagene QCM-D
1. Preparazione del campione e pre-pulizia del sensore
- Preparare 20 mL di buffer in acetato da 0,1 M, regolando il pH con HCl e NaOH in base alle esigenze per ottenere il pH 5,6.
- Aggiungere la soluzione di collagene coda di ratto al buffer di 20 mL di acetato in condizioni sterili ad una concentrazione finale di 10 g/mL.
- Pulire il sensore al quarzo rivestito in oro per rimuovere materiale organico e biologico25,26.
- Posizionare il lato attivo del sensore in una camera UV/Ozone e trattare la superficie per....
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Risultati
I cambiamenti di frequenza con il tempo durante l'adsorbizione proteica presentano una curva caratteristica e plateau mostrato Figura 3A-B. Il lavaggio iniziale del buffer di 1x PBS sulla superficie del sensore nudo induce solo cambiamenti di frequenza trascurabili, offrendo una linea di base costante che funga da riferimento per i punti dati futuri. L'introduzione della soluzione di collagene provoca l'adsorbimento delle proteine, osservato come una costante diminuzione del.......
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Discussione
I risultati di adsorbimenti collagene coprono i regimi di Sauerbrey e viscoelastica. Tracciando gli spostamenti di frequenza normalizzati al numero armonico corrispondente, osserviamo che il limite di Sauerbrey è valido per circa le prime 2 h della misurazione. Con l'aderente crescente di massa al sensore, tuttavia, i cambi di frequenza normalizzati per la terza e la quinta armonica iniziano a deviare l'una dall'altra(t > 2 h), indicando una capacità di determinare le proprietà viscoelastiche della pellicola .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dalla NSF (DMR-1710491, OISE-1743748). J.R. ed E.S. riconoscono il supporto della NSF (DMR-1751308).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Acido acetico | Sigma-Aldrich | A6283 | Per l'adsorbimento del collagene |
| Soluzione di idrossido di ammonio | Sigma-Aldrich | Per l'adsorbimento del collagene | |
| Sonda QCM acquosa | AWSensors | CLS 00050 A | Per il rigonfiamento del polielettrolita |
| Collagene I Proteina di ratto, coda | Thermo Fisher Scientific | Per l'adsorbimento del collagene | |
| Acqua distillata | Sigma-Aldrich | EM3234 | Per il rigonfiamento dei polielettroliti; generalmente facile da acquistare nei laboratori di ricerca, ma esiste un numero di catalogo nel caso in cui non sia accessibile |
| Etanolo | Sigma-Aldrich | 793175-1GA-PB | Per il rigonfiamento dei polielettroliti |
| Gibco Phosphate Buffered Saline | Thermo Fisher Scientific | 20012-027 | Per l'adsorbimento del collagene |
| Hellmanex III | Sigma-Aldrich | Per l'adsorbimento del collagene | |
| Soluzione di perossido di idrogeno | Sigma-Aldrich | 216763 | Per l'adsorbimento del collagene |
| Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Tergicristalli per attività delicate, 1 strato | Fisher Scientific | 06-666A | Per il rigonfiamento del polielettrolita |
| NP2K VNA | Strumenti | Per il rigonfiamento del | |
| polielettrolitaCloruro di poli(diallildimetilammonio), MW 200.000 | Sigma-Aldrich | 409022 | Per il rigonfiamento del polielettrolita; per la procedura di sintesi completa vedi Sadman et al. |
| Sale sodico di poli(stirene-solfonato) 30% in peso in acqua | Sigma-Aldrich | 561967-500G | Per il rigonfiamento del polielettrolita; per la procedura di sintesi completa vedi Sadman et al. |
| Bromuro di potassio | Sigma-Aldrich | 793604-1KG | Per rigonfiamento del polielettrolita |
| QSense QCM Explorer System | Biolin Scientific | Per l'adsorbimento del collagene | |
| Acetato di sodio, anidro | Sigma-Aldrich | S2889 | Per l'adsorbimento del collagene |
| Spin coater, modello WS-650MZ-23NPP | Tecnologie | Per il rigonfiamento del polielettrolita |
Riferimenti
- Marx, K. A. Quartz crystal microbalance: A useful tool for studying thin polymer films and complex biomolecular systems at the solution - Surface interface. Biomacromolecules. 4 (5), 1099-1120 (2003).
- Kleber, C., Hilfrich, U., Schreiner, M.
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Ristampe e permessi
