تقرير زيتا المحتملة عبر جسيمات متناهية الصغر إزفاء السرعات من خلال الانضباطي ثقب النانو: استخدام الجسيمات المعدلة الحمض النووي كمثال

Summary

نحن هنا استخدام ثقب النانو البولي الانضباطي دمجها في تقنية الاستشعار عن نبض مقاوم للتميز الكيمياء السطحية النانوية عن طريق قياس سرعات الجسيمات النبات، والتي يمكن استخدامها لتحديد إمكانات زيتا من الجسيمات النانوية الفردية.

Abstract

تقنيات ثقب النانو، والمعروفة ب مجسات نبض مقاوم (RPS)، وتستخدم لكشف وتحديد وتوصيف البروتينات والجزيئات والجسيمات النانوية. الاستشعار عن الانضباطي مقاوم النبض (TRPS) هو التكيف حديث نسبيا إلى RPS أن يشتمل على المسام الانضباطي التي يمكن تغييرها في الوقت الحقيقي. هنا، ونحن نستخدم TRPS لمراقبة مرات النبات النانوية المعدلة الحمض النووي لأنها تعبر الغشاء مسام الانضباطي بوصفها وظيفة من تركيز الحمض النووي والهيكل (أي، واحد الذين تقطعت بهم السبل على الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل).

ويستند TRPS على قطبين حج / أجكل، مفصولة غشاء المسام من اللدائن المرنة التي تؤسس تيار الأيونية مستقر على حقل كهربائي التطبيقية. وخلافا لمختلف التكنولوجيات الجسيمات توصيف مقرها البصرية، ويمكن TRPS تميز الجزيئات الفردية بين عينة من السكان، مما يسمح للعينات متعددة الوسائط ليتم تحليلها بكل سهولة. هنا، علينا أن نظهر القياسات المحتملة زيتاعبر سرعات الجسيمات النبات من المعايير المعروفة وتطبيق هذه لعينة مرات النبات تحليلها، مما أدى إلى قياس زيتا المحتملة من تلك التحاليل.

وكذلك اكتساب القيم المحتملة زيتا متوسط، يتم قياس جميع العينات باستخدام منظور الجسيمات التي الجسيمات واظهار مزيد من المعلومات على عينة معينة من خلال توزيعات السكان عينة، على سبيل المثال. هذا، يوضح هذه الطريقة إمكانية ضمن تطبيقات الاستشعار عن كل من المجالات الطبية والبيئية.

Introduction

النانوية Functionalized تزداد شعبية كما أجهزة الاستشعار في كل المجالات الطبية والبيئية. القدرة على تغيير كيمياء سطح جسيمات متناهية الصغر، ومع الحمض النووي، على سبيل المثال، تثبت مفيدة لأنظمة توصيل الدواء المستهدف ^1، ورصد تفاعلات الحمض النووي والبروتينات ^2-4. خاصية جسيمات متناهية الصغر شائعة بشكل متزايد يجري استخدامها في اختبارات بيولوجية وفي تقديم العلاجات غير superparamagnetism ^5. الجسيمات مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic (SPPS) مفيدة للغاية في تحديد وإزالة التحاليل محددة من مخاليط معقدة ويمكن أن تفعل ذلك مع الاستخدام البسيط للمغناطيس واحد. إزالة مرة واحدة، والجسيمات ملزمة تحليلها يمكن وصفها وتحليلها يصلح للغرض.

وتشمل الطرق السابقة المستخدمة للكشف وتوصيف الجسيمات النانوية التقنيات البصرية مثل تشتت الضوء الحيوي (DLS)، والمعروف باسم التحليل الطيفي الفوتون الارتباط. على الرغم من أن مرحباغ التقنية الإنتاجية، DLS يقتصر على كونه الطريقة القائمة على المتوسط وعند تحليل عينات متعددة الوسائط بدون إضافة برنامج متخصص، فإن الجزيئات الكبيرة تنتج إشارة أكثر هيمنة من ذلك بكثير، وترك بعض من جسيمات أصغر دون أن يلاحظها أحد تماما ^6،7. الجسيمات التي الجسيمات تقنيات توصيف وبالتالي أكثر ملاءمة لتحليل جسيمات متناهية الصغر وأنظمة جسيمات متناهية الصغر functionalized.

وتعتمد التكنولوجيات القائمة RPS حول تطبيق حقل كهربائي على عينة ومراقبة آلية نقل الجزيئات من خلال ثقب النانو الاصطناعية أو البيولوجي. وكشف جسيمات متناهية الصغر وتوصيف تقنية حديثة نسبيا استنادا RPS هو مقاوم الانضباطي نبض الاستشعار (TRPS) ^8-16. TRPS هو نظام ثنائي القطب مفصولة، غشاء المسام الانضباطي من اللدائن المرنة. يسمح طريقة الانضباطي المسام للالتحاليل مجموعة من شكل ¹⁷ و حجم المراد قياسها عن طريق العابرة لهاآليات الميناء من خلال المسام. وقد سبق أن استخدمت المسام الانضباطي للكشف عن الجسيمات الصغيرة (70-95 قطرها نانومتر) تحقيق نتائج مماثلة لغيرها من التقنيات مثل التحليل الطيفي انتقال الإلكترون (تيم) ^10. عندما يتم تطبيق حقل كهربائي، لوحظ حدوث تيار الأيونية وبمرور الجزيئات / الجزيئات من خلال المسام، ومنع مؤقتا المسام، مما تسبب في انخفاض الحالية التي يمكن تعريفها بأنها "حدث الحصار". كل حدث الحصار هو ممثل جسيم واحد بحيث أن كل الجسيمات في عينة يمكن وصفها على أساس فردي على حجم الحصار، Δ ، والعرض الكامل نصف كحد أقصى، FWHM، فضلا عن غيرها من الخصائص الحصار. تحليل الجزيئات الفردية لأنها تمر من خلال ثقب النانو هو مفيد للعينات متعددة الوسائط كما TRPS يمكن بنجاح وفعالية يميز مجموعة من الجسيمات أحجام آمونGST عينة واحدة. الانضباطي الاستشعار نبض مقاوم يكمل حجم ^10، زيتا المحتملة ^12،18 وتركيز ¹⁵ القياسات في وقت واحد في شوط واحد، وبالتالي لا تزال تفرق عينات من ما شابه ذلك، إن لم يكن بنفس الحجم من قبل المسؤول سطحها ^19. ميزة على تقنيات التحجيم بديلة.

ويعرف إمكانات زيتا كما إمكانات الكهربائي في الطائرة من القص ^20، وتحتسب من سرعات الجسيمات لأنها تعبر مسام ^(19). قياسات المحتملة زيتا من الجزيئات الفردية مما يعطي نظرة ثاقبة على آليات النبات وسلوك النظم جسيمات متناهية الصغر في حل، معلومات قيمة لمستقبل تصاميم جسيمات متناهية الصغر فحص لمجموعة من التطبيقات. الجسيمات التي الجسيمات تحليل من هذا النوع يسمح أيضا لانتشار وتوزيع القيم المحتملة زيتا بين عينة من السكان من يكتشفها، والسماح لمزيد من المعلومات سحركية التفاعل ن (واحد الذين تقطعت بهم السبل على الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل، على سبيل المثال) وبثبات الجسيمات في الحل التي ينبغي تحقيقها.

هنا، نحن تصف تقنية يكتشف ويميز كل السطوح SPP معدلة وتعديل الحمض النووي. بروتوكول الموصوفة هنا ينطبق على مجموعة من الجسيمات النانوية غير العضوية والبيولوجية، ولكن علينا أن نظهر الإجراء باستخدام أسطح تعديل الحمض النووي نظرا لمداها واسعة من التطبيقات. تقنية تسمح للمستخدم للتمييز بين الأهداف الحمض النووي المفرد الذين تقطعت بهم السبل وتقطعت بهم السبل مزدوجة على سطح جسيمات متناهية الصغر، استنادا إلى سرعات الجسيمات النبات من خلال نظام المسام وبالتالي إمكاناتها زيتا.

Protocol

1. جعل الفوسفات مخزنة المالحة مع توين-20 (PBST) العازلة حل واحد PBS قرص (0.01 عازلة M الفوسفات، 0.0027 M كلوريد البوتاسيوم، 0.137 M كلوريد الصوديوم، ودرجة الحموضة 7.4) في 200 مل من الماء منزوع الأيونات (18.2 MΩ سم). <li style=";text-align:right;direction:rtl"…

Representative Results

الشكل 1. تمثيل تخطيطي لعمليات تنقية المغناطيسي وقياس TRPS. أ) مثال لتنقية المغناطيسية للعينة بدءا من عينة تحتوي على فائض، غير منضم القبض على التحقيق الحمض النووي. ب) TRPS سبيل المثال قياس…

Discussion

حساب لإمكانات زيتا استخدام طريقة تستند معايرة المتعلقة بالعمل التي كتبها Arjmandi وآخرون. ^21. مدة النبات من الجزيئات لأنها تعبر يقاس على ثقب النانو بوصفها وظيفة من الجهد التطبيقية، وذلك باستخدام متوسط ​​الكهربائية السرعات الميدانية والجسيمات على كامل ال?…

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