Определение дзета-потенциала через наночастицу транслокации через скоростей перестраиваемого нанопор: Использование ДНК-модифицированных частиц, как в примере

Summary

Здесь мы используем полиуретановые перестраиваемого нанопор интегрированный в резистивном метод импульсного зондирования для характеристики наночастиц химию поверхности с помощью измерения скоростей транслокации частиц, которые могут быть использованы для определения дзета-потенциала отдельных наночастиц.

Abstract

Нанопор технологии, известные под общим названием резистивные датчики импульсов (RPS), используются для обнаружения, количественного определения и характеристики белков, молекул и наночастиц. Настраиваемый резистивный импульса зондирования (TRPS) является относительно недавним адаптации к ПСТ, который включает в себя перестраиваемый поры, который может быть изменен в режиме реального времени. Здесь мы используем TRPS для контроля времени транслокации наночастиц ДНК-модифицированного , как они проходят перестраиваемый пор мембраны в зависимости от концентрации и структуры ДНК (то есть, одноцепочечную к двухцепочечной ДНК).

TRPS основана на двух электродов Ag / AgCl, разделенных эластомерного порами мембраны, устанавливающей стабильный ионный ток при приложенного электрического поля. В отличие от различных оптических технологий на основе определения свойств частиц, TRPS могут характеризовать отдельные частицы среди выборочной совокупности, что позволяет мультимодальные образцы для анализа с легкостью. Здесь мы покажем, дзета-потенциал измеренияс помощью транслокации частиц скоростей известных стандартов и применить их к образцу аналитов раз транслокация, таким образом, в результате чего измерения дзета-потенциала этих аналитов.

А также приобретение средних значений дзета-потенциал, образцы все измеряют с помощью частиц по-частицы перспективу, проявляющего больше информации о данном образце посредством распределения выборки населения, например. Из таких, этот метод демонстрирует потенциал внутри приложений зондирования для медицинских и экологических областях.

Introduction

Функционализированные наночастицы становятся все более популярными в качестве биосенсоров в медицинских и экологических областях. Способность изменять химию поверхности наночастицу, в ДНК, например, оказывается полезным для целевых систем доставки лекарственных средств ¹ и мониторинга ДНК-белковых взаимодействий ^2-4. Все более и более общее свойство наночастиц быть использованы в биопроб и в доставке терапевтических средств является Суперпарамагнетизм ^5. Суперпарамагнитных частиц (SppS) являются чрезвычайно полезными для выявления и устранения конкретных аналитов из сложных смесей и может сделать это с помощью простого использования одного магнита. После удаления, анализируемые переплете частицы могут быть охарактеризованы и проанализированы соответствует своему назначению.

Предыдущие методы, используемые для обнаружения и определения характеристик наночастиц включают в себя оптические методы, такие как динамического рассеяния света (DLS), иначе известный как фотонной корреляционной спектроскопии. Несмотря на то, приветГ.Х. техника пропускная способность , СДО ограничивается будучи метод на основе усреднения и при анализе мультимодальные образцов без добавления специализированного программного обеспечения, более крупные частицы будут производить гораздо более доминирующего сигнала, в результате чего некоторые из более мелких частиц , совершенно незаметно ^6,7. Частица за частицей методы определения характеристик, следовательно, гораздо более благоприятными для анализа наночастиц и функционализованных систем наночастиц.

технологии, основанные RPS основаны вокруг приложения электрического поля к образцу и мониторинга транспортного механизма частиц через синтетического или биологического нанопоры. Относительно недавно обнаружения наночастиц и характеристика методика , основанная на RPS перестраивалось резистивный импульса зондирования (TRPS) ^8-16. TRPS представляет собой систему из двух электродов, разделенных эластомерного перестраиваемые пор мембраны. Метод перестраиваемый пор позволяет аналитов диапазона формы ¹⁷ и размера , чтобы измерить с помощью их трансмеханизмы портов через поры. Перестраиваемые поры использовались ранее для выявления мелких частиц (70-95 нм в диаметре) , производящее сопоставимые результаты с другими методами , например, трансмиссионной электронной спектроскопии (ПЭМ) ^10. При приложении электрического поля, наблюдается ионный ток и, как частицы / молекулы проходят через поры, они временно блокировать поры, что вызывает уменьшение тока, который может быть определен как '' блокада события ». Каждое событие блокада является представителем одной частицы таким образом , что каждая частица в образце можно охарактеризовать по отдельности на основании величины блокаде, А , А полная ширина полувысоте, FWHM, а также другие свойства блокады. Анализируя отдельные частицы, поскольку они проходят через нанопоры выгодно для мультимодальных образцов, как TRPS может успешно и эффективно различать диапазон частиц размером АмонGST одного образца. Настраиваемый чувствительный резистивный импульс завершается размер ^10, дзета – потенциал ^12,18 и концентрации ¹⁵ измерений одновременно в один проход , и поэтому все еще может дифференцировать образцы аналогичных, если не тот же размер , их поверхностным зарядом ^19; преимущество по сравнению с альтернативными методами проклейки.

Дзета – потенциал определяется как электростатический потенциал в плоскости сдвига ^20, и вычисляется из скоростей частиц , когда они проходят поры ^19. Дзета-потенциал измерения отдельных частиц, таким образом, дает понимание механизмов транслокации и поведения систем наночастиц в растворе, ценную информацию для будущего анализа наночастиц конструкций для целого ряда применений. Частица за частицей анализ такой природы позволяет также распространение и распределение дзета-потенциала ценностей среди населения выборки, чтобы изучить, что позволяет получить дополнительную информацию OКинетика реакции N (Однонитевый с двухцепочечной ДНК, например) и стабиль- частиц в растворе, который необходимо достичь.

Здесь мы описываем технику, которая обнаруживает и характеризует как немодифицированные и ДНК-модифицированных поверхностей SPP. Протокол, описанный в настоящем документе, относится к ряду неорганических и биологических наночастиц, но мы продемонстрировать процедуру с использованием ДНК-модифицированных поверхностей из-за их широкого круга применений. Методика позволяет пользователю различать мишени одноцепочечных и двухцепочечной ДНК на поверхности наночастиц, основанный на скорости транслокации частицы через систему пор и таким образом их дзета-потенциалы.

Protocol

1. Создание фосфатно-солевом буферном с Tween-20 (PBST), буфер Растворите PBS таблетку (0,01 М фосфатный буфер, 0,0027 М хлорид калия, 0,137 М хлорида натрия, рН 7,4) в 200 мл деионизированной воды (18,2 МОм). Добавляют 100 мкл (0,05 (об / об)%) Tween-20 до 200 мл буферного раствора в качестве поверхностно-активно…

Representative Results

Рисунок 1. Схематическое изображение процессов магнитной очистки и измерения TRPS. А) Пример магнитной очистки образца , начиная с образцом , содержащим избыток, несвязанный ДНК захвата зонда. B) TRPS из?…

Discussion

Расчет для дзета – потенциал был использован метод , основанный калибровки связано с работой по Arjmandi и др. ^21. Продолжительность транслокацию частиц при их прохода по нанопор измеряется в зависимости от приложенного напряжения, используя среднее электрическое поле и части…

Materials

Phosphate buffered Saline (PBS)	Sigma Aldrich, UK	P4417	1 tablet dissolved in 200 mL deionised water to make buffer solution.
Tween-20	Sigma Aldrich, UK	P1379	0.05% (v/v) in PBS buffer as a surfactant
Carboxyl polystyrene nanoparticles	Bangs Laboratories, US	CPC200	Nominal diamter of 220 nm, raw concentration of 1E12 particles/mL, specific surface charge of 86 µeq/g (equivalent to a surface charge density of 3.2E19 C/nm^2.
Streptavidin coated nanoparticles	Ademtech, France	3121	Batch had binding capacity of 4352 pmol/mg (188 nM theoretical DNA binding capacity) at a raw concentration of 1.1E11 particles/mL.
Biotinylated oligonucleotides	Sigma Aldrich, UK	VC00001	Supplier spec: Reverse Phase 1 purification (0.05 Scale); Biotin modification at 3' end; Lyophilised powders reconstituted to 100 µM using deionised water, and diluted as required. Sequences: CP 5'ATGGTTAAACCTCAC TACGCGTGGC[Btn]3'
Standard olignonucleotides	Sigma Aldrich, UK	VC00001	Supplier spec: Reverse Phase 1 purification (0.05 Scale); Lyophilised powders reconstituted to 100 µM using deionised water, and diluted as required. Sequences of DNA targets: Fully complementary – 5'GCCACGCGTAGTGAGGTTTAACCAT3', Middle binding – 5'GTAGTGAGGT3', End binding – 5'GTTTAACCAT3', Partially complementary overhanging – 5'GTGAGGTTTAACCAT TTTTTTTTTTTTTTT3'.
Izon qNano	Izon Science, NZ		Inherent pressure on system of 47 Pa,
Izon Variable Pressure Module (VPM)	Izon Science, NZ		Each 'cm' of pressure is equivalent to approximately 1000 Pa.
Polyurethane nanopore membranes	Izon Science, NZ	NP150	Analyte size range 60-480 nm, pore diameter of calculated to be 799 nm at a 45 mm stretch.
Magrack 6	GE Healthcare, UK	28-9489-64
Sonic Bath	Fisher Scientific, UK	10692353	80 Watts
Vortexer	IKA, Germany	0003365000
Rotary Wheel	Labnet International, US	H5500-230 V