وأيد هذا العمل من قبل ماري كوري الدولية إعادة الإدماج غرانت والمؤسسة الألمانية لإسرائيل. نحن نعترف السيد يائير Razvag لتحليل فؤاد.

1. التجميع الذاتي للHomoaromatic Dipeptides <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن الببتيد المطلوب في شكل مجفف بالتجميد لها (على سبيل المثال NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH، بوك، الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-COOH) وإعداد محلول المخزون عن طريق إذابة الببتيد في 1،1،1،3،3،3-hexafluoro -2-بروبانول (HFP) إلى التركيز المناسب (على سبيل المثال 100 ملغ / مل لNH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH-الفنيل ألانين وبوك-الفنيل ألانين-COOH) 7،17،46. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج الحل باستخدام الدوامة ومكان على مقاعد البدلاء حتى يذوب تماما والببتيد الحل يبدو واضحا (بضع دقائق). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمييع الحل الأسهم الببتيد، مع مذيب مناسب، إلى التركيز المناسب (على سبيل المثال 2 ملغ / مل من NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH في الماء المقطر الثلاثي (TDW) لتشكيل الأنابيب النانوية؛ عن طريق إضافة 2 ميكرولتر من الببتيد الحل الأسهم إلى 98 ميكرولتر TDW، 5 ملغ / مل من الفنيل ألانين بوك--الفنيل ألانين-COOH في الايثانول لتشكيل هياكل كروية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إبقاء الحل في RT لمدة 24ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من أجل تجنب أي preaggregation، وإعداد الحلول الأسهم الطازجة لكل تجربة. </li></ol> 2. Coassembly من اثنين Homoaromatic Dipeptides <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يعد حل 50٪ من الإيثانول عن طريق خلط كميات متساوية من TDW والايثانول المطلقة. استخدام دوامة خلط الحلين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن 2 ملغ من الببتيد NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH و 1 ملغ من الببتيد بوك-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH. حل كل الببتيد في HFP إلى تركيز 100 ملغ / مل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج من الببتيدات حلول الأسهم باستخدام الدوامة ووضعها على مقاعد البدلاء حتى تذوب تماما الببتيدات والحلول تبدو واضحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المزج بين الببتيدات الحلول الأسهم إلى النسبة المطلوبة. في هذه التجربة المحددة مزيج 10 ميكرولتر من الببتيد NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH مع 6 ميكرولتر من الببتيد بوك-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH (إلى نسبة النهائية لل05:03 على التوالي). ويرجع ذلك إلى ارتفاع معدل التذبذب في المذيبات HFP، فمن المستحسن لإعداد كمية كبيرة من هذا المحلول (في مرجةشارع 10 ميكرولتر). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام دوامة لخلط الببتيدات المخلوطة محلول المخزون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمييع الحل الأسهم الببتيدات المخلوطة مع 50٪ من الإيثانول إلى التركيز النهائي المطلوب. في هذه التجربة محددة، من أجل الحصول على تركيز النهائي من 5 ملغ / مل لNH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH و 3 ملغ / مل لمدة بوك-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH على التوالي، إضافة 8 ميكرولتر من الببتيدات الممزوجة محلول المخزون إلى 92 ميكرولتر من الحل الايثانول 50٪. استخدام ماصة إلى المزيج بلطف الحل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إبقاء الحل في RT لمدة 24 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجدر الإشارة إلى أنه نظرا لطبيعة شديدة التقلب من المذيب، والتجارب حساسة للتغيرات صغيرة في تركيز الببتيد. وبالتالي، ينبغي إعداد الحلول الأسهم الطازجة لكل تجربة. </li></ol> 3. توصيف هياكل تجميعها الذاتي عن طريق المجهر الإلكتروني (SEM) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 24 ساعة من الحضانة، وتطبيق قطرة 10 ميكرولتر من الحل الببتيدات على كوف الزجاجص زلة والجاف في RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معطف العينة على الزجاج بطبقة رقيقة من الذهب (بضعة نانومتر) باستخدام المغطي تفل عن 90 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الصورة المجالس باستخدام SEM تعمل على 10-20 كيلو فولت. </li></ol> 4. توصيف هياكل تجميعها الذاتي عن طريق نقل المجهر الإلكتروني (TEM) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع قطرة 10 ميكرولتر من الحل الببتيدات على شبكة النحاس و200 شبكة مغطاة الكربون واستقرت من قبل الدعم فيلم البوليمر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 1 دقيقة إزالة السوائل الزائدة باستخدام ورق الترشيح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحضير محلول من 2٪ خلات اليورانيل في TDW. تحديد الحل باستخدام وحدة مرشح 0.22 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وصمة عار على عينة (تلطيخ السلبية)، ضع قطرة من 10 ميكرولتر حل اليورانيل خلات على الشبكة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 30 ثانية إزالة السوائل الزائدة باستخدام ورق الترشيح. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من تلطيخ السلبية يحسن النقيض من الصور، فإنه ليس من الضروري في كل الحالات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صورة العينة على اله الشبكة بواسطة TEM تعمل على 120 كيلو فولت. </li></ol> 5. توصيف ثلاثي الأبعاد للجمعيات بواسطة الميكروسكوب القوة الذرية (AFM) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد عينة للتحليل فؤاد باستخدام الإجراء الموضح في الفقرة 3.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل العينة على الزجاج باستخدام أداة فؤاد العمل في وضع AC. استخدام السيليكون الكابولي مع ربيع دائم من 3 نيوتن / متر وتردد الرنين من 75 كيلو هرتز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تبدأ من خلال مسح مساحة واسعة من الشبكة، من أجل العثور على هيكل المرجوة. ثم التركيز على منطقة صغيرة محددة ومسحها ضوئيا (كان حجم 2.5 ميكرون مسح × 2.5 ميكرون للصورة المضمنة في هذه المخطوطة). </li></ol> 6. توصيف هيكل الثانوي بواسطة FT-IR <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق قطرة 30 ميكرولتر من الحل الببتيدات إلى نافذة الكاف 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يسمح الحل لتجف في RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> امتزاز الماء في الطيف تحت الحمراء هي في 1،650 سم -1.هذا هو الذروة في وسط أميد أنا عصابة من السندات الببتيد. وإنما هو أيضا ذروة نموذجية لهياكل α حلزونية من الببتيدات والبروتينات 47. من أجل التغلب على هذه المشكلة وتجنب إشارة من الماء، يجب إجراء تبادل الهيدروجين إلى الديوتيريوم. وضع قطرة من أكسيد الديوتيريوم (D 2 O) على عينة الببتيد المجففة. ينبغي أن يكون انخفاض كبير بما يكفي لتغطية تماما إيداع الببتيد على النافذة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السماح للعينة لتجف تحت فراغ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 6.3 و 6.4 2X لضمان أقصى قدر من تبادل الهيدروجين إلى الديوتيريوم. حفظ العينة تحت فراغ حتى تحليله. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل أطياف FT-IR باستخدام كبريتات triglycine بالديوتيريوم (DTGS) كاشف. يشمل نظام FT-IR مولد الغاز تطهير، وذلك لمنع الرطوبة في محيط العينة. للحصول على عينات من الببتيدات القصير، فمن الأفضل أن تفحص العينة 2،000 x في القرار من 4 سم -1. يمكن تحديد الحد الأدنى من القيم النفاذية من قبل مازودت ftware مع الصك. </li></ol>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

باختصار، يوضح هذه الورقة سهولة في المجالس التي القائم على الببتيد يمكن تشكيلها في المختبر. وتنطوي العملية على الببتيدات والمذيبات المتاحة تجاريا، ويحدث عفويا في ظل الظروف المحيطة، على إضافة المذيبات القطبية إلى أنبوب الاختبار. لا بد من استخدام HFP كمذيب من البب?...

أشكال الطبيعة أمر وظيفية الهياكل من خلال عملية التجميع الذاتي الجزيئي البيولوجي. فهم القوى التي تحكم هذه العملية العفوية قد يؤدي إلى القدرة على تقليد التجميع الذاتي في المختبر، وبالتالي إلى تقدم كبير في مجال علوم المواد 10،11. الببتيدات، تحديدا، على وعود كبيرة باعتبارها اللبنة الجزيئية البيولوجية، نظرا لأنها تقدم التنوع الهيكلي كبيرة، وسهولة التركيب الكيميائي، ويمكن بسهولة بين functionalized مع الكيانات البيولوجية والكيماوية. كان رائدا في مجال الببتيد التجميع الذاتي من قبل الغادري وزملائه، الذين تظاهروا على التجميع الذاتي من الأنابيب النانومترية الببتيد بواسطة الببتيدات دوري بالتناوب مع D-L والأحماض الأمينية 12. وتشمل النهج الناجحة الأخرى في تصميم المجالس الببتيد الببتيد خطي bolaamphiphile 5، amphiphiles (ا ف ب) 6،-التكميلية النفس الببتيدات الأيونية nonconjugated 13، الببتيدات مثل بالسطح <suع&gt; 4،14، وdiblock copolypeptides 15. نهج أكثر حداثة ينطوي على التجميع الذاتي من الببتيدات العطرية قصيرة، ووصف dipeptides homoaromatic. تشمل هذه الببتيدات اثنين فقط من الأحماض الأمينية العطرية مع الطبيعة (مثل الفنيل ألانين-الفنيل ألانين، ثالثي بوتيل بيكربونات (مجلس المفوضين) الفنيل ألانين-الفنيل ألانين) 7،8،16-21. الهياكل التي شكلتها هذه الببتيدات homoaromatic تشمل الهياكل الأنبوبية، الكرات، والجمعيات مثل ورقة والألياف 6،8،15،21-32. الألياف في بعض الحالات تولد شبكة ليفية يمكن أن ينتج هيدروجيل 33-37. وقد تم استغلال هذه التجميعات لتطبيقات biosensing، تسليم المخدرات، والإلكترونيات الجزيئية، الخ. 38-45 وتصف هذه الورقة الخطوات التجريبية اللازمة لبدء عفوية التجميع الذاتي من الببتيدات homoaromatic. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يعرض عملية الببتيد coassembly. هذه العملية تنطوي على التجميع الذاتي من أكثر من نوع واحد من الببتيدمونومر. يتضمن مظاهرة لدينا coassembly اثنين من الببتيدات المتاحة تجاريا: الببتيد diphenylalanine (NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-COOH) ولها بوك المحمية التماثلية (مجلس المفوضين-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH). كل من الببتيدات تجميع الذاتي في هيكل supermolecular: أشكال diphenylalanine الببتيد المجالس أنبوبي بوك و-الفنيل ألانين-الفنيل ألانين-OH الببتيد ذاتيا في المجالات أو ألياف إما اعتمادا على المذيبات 7،17،46. نحن المخلوطة الببتيدات اثنين في نسب معينة، وتميزت المجالس أسفرت بواسطة المجهر الإلكتروني، وقوة المجهر FT-IR الطيفي. أظهرت أساليب تشكيل الهيكل القائم على الببتيد التي تتألف من عناصر كروية يبلغ قطرها عدة ميكرون (1-4 ميكرون) التي ترتبط بها الجمعيات ممدود يبلغ قطرها بضع مئات من نانومتر (~ 300-800 نانومتر) . المجالس تشبه سلاسل من الخرز في التشكل، ويبدو أن هياكل كروية إلى أن الخيوط علىالمجالس ممدود. وبالتالي فإننا وصف هذه المجالس &quot;القلائد الجزيئية البيولوجية&quot;. في &quot;القلائد الجزيئية البيولوجية&quot; قد تكون بمثابة مادة بيولوجية جديدة، كعامل تسليم المخدرات أو سقالة للتطبيقات الإلكترونية. وعلاوة على ذلك، فإن الإجراء الذي يؤدي إلى التجميع الذاتي من الببتيدات يمكن استخدامها مع الفئات الأخرى من الببتيدات والجزيئات الحيوية. فإنه قد يؤدي إلى فهم أفضل للقوات المشاركة في التجميع الذاتي وتشكيل هياكل جديدة أمر.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Material/ Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH2-Phe-Phe-OH</td>
			<td>Bachem</td>
			<td>G-2925.0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boc-Phe-Phe-OH</td>
			<td>Bachem</td>
			<td>A-3205.0005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>52512-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol absolute (Dehydrated) AR sterile</td>
			<td>Bio-Lab Ltd.</td>
			<td>52555</td>
			<td>Blending with TDW for the preparation of 50% solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>73943</td>
			<td>For negative staining. It is possible to work without it.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glass cover slip</td>
			<td>Marienfeld Laboratory Glassware</td>
			<td>110590</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM grids</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>FCF200-Cu-50</td>
			<td>Formvar/Carbon 200 Mesh, Cu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantitive filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1001055</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deuterium Oxide (D2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>151882-100G</td>
			<td>99.9 atom % D</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaF2 window</td>
			<td>PIKE Technologies</td>
			<td>160-1212</td>
			<td>25 mm x 2 mm window. For FT-IR measurments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AFM tips</td>
			<td>NanoScience Instruments</td>
			<td>CFMR</td>
			<td>Aspire probes, CFMR-25 series</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter units</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SLGV033RS</td>
			<td>Millex-GV, 0.22 &#956;m, PVDF, 33 mm, gamma sterilized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td>Quanta 200 ESEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td>Tecnai T12 G2 Spirit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AFM</td>
			<td>JPK Instruments</td>
			<td></td>
			<td>A JPK NanoWizard3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FT-IR</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Nicolet 6700 advanced gold spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FT-IR Purge</td>
			<td>Parker</td>
			<td></td>
			<td>BALSTON FT-IR Purge Gas Generator model 75-52</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OMNIC (Nicolet) software</td>
			<td>Thermo Nicolet Corporation</td>
			<td></td>
			<td>For FT-IR spectra analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixer</td>
			<td>Wisd Laboratory Equipment</td>
			<td></td>
			<td>ViseMix VM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td></td>
			<td>NewClassic MS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter coater</td>
			<td>Polaron</td>
			<td></td>
			<td>SC7640 Sputter Coater</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

formation of ordered biomolecular structures by the self-assembly of short peptides

<html> في الطبيعة، ويتم تشكيل هياكل وظيفية معقدة من التجميع الذاتي للجزيئات الحيوية تحت ظروف معتدلة. وفهم القوى التي تتحكم التجميع الذاتي ومحاكاة هذه العملية في المختبر تحقيق تقدم كبير في مجالات العلوم والتكنولوجيا النانوية المواد. بين اللبنات البيولوجية المتاحة، الببتيدات لديها العديد من المزايا كما يقدم تنوع كبير، والتوليف في نطاق واسع واضح ومباشر، ويمكن بسهولة أن يتم تعديل مع الكيانات البيولوجية والكيماوية 1،2. عدة أصناف من الببتيدات تصميم مثل الببتيدات الحلقية، الببتيدات مزدوج الألفة والببتيد تقارن تجميع الذاتي في هياكل أمر في الحل. dipeptides Homoaromatic، هي فئة من الببتيدات الذاتي تجميعها القصيرة التي تحتوي على جميع المعلومات الجزيئية اللازمة لتشكيل هياكل أمر مثل الأنابيب النانوية، ومجالات الألياف 3-8. مجموعة كبيرة متنوعة من هذه الببتيدات غير متاحة تجاريا. الطبقة = &quot;jove_content&quot;&gt; تعرض هذه الورقة إجراء من شأنه أن يؤدي إلى تشكيل هياكل أمر بها التجميع الذاتي من الببتيدات homoaromatic. البروتوكول يتطلب سوى الكواشف التجارية والمعدات المختبرية الأساسية. بالإضافة إلى ذلك، يصف الورقة بعض الطرق المتاحة لتوصيف المجالس القائم على الببتيد. وتشمل هذه الأساليب والإلكترون المجهري القوة الذرية وفورييه، تحويل الأشعة تحت الحمراء الطيفي (FT-IR). علاوة على ذلك، يوضح المخطوط المزج بين الببتيدات (coassembly) وتشكيل &quot;الخرز على سلسلة&quot; مثل هيكل من قبل هذه العملية. 9 البروتوكولات المعروضة هنا يمكن تكييفها لفئات أخرى من الببتيدات أو اللبنات البيولوجية ويحتمل أن تؤدي إلى اكتشاف الهياكل القائمة على الببتيد جديدة وتحسين السيطرة على جمعيتهم.

وتصف هذه الورقة طريقة لتشكيل هياكل أمر في مقياس النانو وميكرومتر من التجميع الذاتي من الببتيدات. من أجل إثبات هذه العملية بسيطة نقدم وتميز coassembly اثنين من الببتيدات العطرية بسيطة (الشكل 1). واحد من الببتيدات هي NH-2-الفنيل ألانين الفنيل ألانين-OH (diphenylalanine) ...

Watch this Scientific Journal Video about Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides at JoVE.com

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

وتصف هذه الورقة تشكيل الهياكل القائمة على الببتيد أمر غاية قبل عملية عفوية من التجميع الذاتي. يستخدم الأسلوب الببتيدات المتاحة تجاريا ومعدات المختبرات المشتركة. ويمكن تطبيق هذه التقنية لمجموعة كبيرة ومتنوعة من الببتيدات وربما يؤدي إلى اكتشاف تجمعات القائم على الببتيد الجديدة.

تشكيل الهياكل الجزيئية البيولوجية أمرت قبل التجميع الذاتي من الببتيدات قصير

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

formation-ordered-biomolecular-structures-self-assembly-short

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Thermodynamics

SCIENTISTS IN ACTION

12.7K Views.  The Hebrew University of Jerusalem.  وتصف هذه الورقة تشكيل الهياكل القائمة على الببتيد أمر غاية قبل عملية عفوية من التجميع الذاتي. يستخدم الأسلوب الببتيدات المتاحة تجاريا ومعدات المختبرات المشتركة. ويمكن تطبيق هذه التقنية لمجموعة كبيرة ومتنوعة من الببتيدات وربما يؤدي إلى ا?...

Video: Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two dimensional (2D) structures. These technologies are mature, offer high precision and many of them can be implemented in a high-throughput manner. We leverage the advantages of planar lithography and combine them with self-folding methods1-20 wherein physical forces derived from surface tension or residual stress, are used to curve or fold planar structures into three dimensional (3D) structures. In doing so, we make it possible to mass produce precisely patterned static and reconfigurable particles that are challenging to synthesize.
In this paper, we detail visualized experimental protocols to create patterned particles, notably, (a) permanently bonded, hollow, polyhedra that self-assemble and self-seal due to the minimization of surface energy of liquefied hinges21-23 and (b) grippers that self-fold due to residual stress powered hinges24,25. The specific protocol described can be used to create particles with overall sizes ranging from the micrometer to the centimeter length scales. Further, arbitrary patterns can be defined on the surfaces of the particles of importance in colloidal science, electronics, optics and medicine. More generally, the concept of self-assembling mechanically rigid particles with self-sealing hinges is applicable, with some process modifications, to the creation of particles at even smaller, 100 nm length scales22, 26 and with a range of materials including metals21, semiconductors9 and polymers27. With respect to residual stress powered actuation of reconfigurable grasping devices, our specific protocol utilizes chromium hinges of relevance to devices with sizes ranging from 100 &mu;m to 2.5 mm. However, more generally, the concept of such tether-free residual stress powered actuation can be used with alternate high-stress materials such as heteroepitaxially deposited semiconductor films5,7 to possibly create even smaller nanoscale grasping devices.

We describe experimental details of the synthesis of patterned and reconfigurable particles from two dimensional (2D) precursors. This methodology can be used to create particles in a variety of shapes including polyhedra and grasping devices at length scales ranging from the micro to centimeter scale.

اوريغامي الملهمة التجميع الذاتي للجزيئات منقوشة واعادة التشكيل

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Microwave-assisted Functionalization of Poly(ethylene glycol) and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large variety of PEG molecular weights and configurations (arm number, arm length, and branching pattern) affords researchers tight control over resulting hydrogel structures and properties, including Young&#8217;s modulus and mesh size. This video will illustrate a rapid, efficient, solvent-free, microwave-assisted method to methacrylate PEG precursors into poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDM). This synthetic method provides much-needed starting materials for applications in drug delivery and regenerative medicine. The demonstrated method is superior to traditional methacrylation methods as it is significantly faster and simpler, as well as more economical and environmentally friendly, using smaller amounts of reagents and solvents. We will also demonstrate an adaptation of this technique for on-resin methacrylamide functionalization of peptides. This on-resin method allows the N-terminus of peptides to be functionalized with methacrylamide groups prior to deprotection and cleavage from resin. This allows for selective addition of methacrylamide groups to the N-termini of the peptides while amino acids with reactive side groups (e.g.&#160;primary amine of lysine, primary alcohol of serine, secondary alcohols of threonine, and phenol of tyrosine) remain protected, preventing functionalization at multiple sites. This article will detail common analytical methods (proton Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (;H-NMR) and Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight mass spectrometry (MALDI-ToF)) to assess the efficiency of the functionalizations. Common pitfalls and suggested troubleshooting methods will be addressed, as will modifications of the technique which can be used to further tune macromer functionality and resulting hydrogel physical and chemical properties. Use of synthesized products for the formation of hydrogels for drug delivery and cell-material interaction studies will be demonstrated, with particular attention paid to modifying hydrogel composition to affect mesh size, controlling hydrogel stiffness and drug release.

Microwave-assisted Functionalization of Polyethylene glycol and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

This video will illustrate a rapid, efficient method to methacrylate poly(ethylene glycol), enabling chain polymerizations and hydrogel synthesis. It will demonstrate how to similarly introduce methacrylamide functionalities into peptides, detail common analytical methods to assess functionalization efficiency, provide suggestions for troubleshooting and advanced modifications, and demonstrate typical hydrogel characterization techniques.

Functionalization بمساعدة الميكروويف بولي (جلايكول الإثيلين) وعلى الراتنج الببتيدات للاستخدام في سلسلة Polymerizations وتشكيل هيدروجيل

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large ...

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this article, we describe detailed protocols on how to fabricate sophisticated 2D shapes through the self-assembly of uniquely addressable single-stranded DNA tiles which act as molecular pixels on a molecular canvas. Each single-stranded tile (SST) is a 42-nucleotide DNA strand composed of four concatenated modular domains which bind to four neighbors during self-assembly. The molecular canvas is a rectangle structure self-assembled from SSTs. A prescribed complex 2D shape is formed by selecting the constituent molecular pixels (SSTs) from a 310-pixel molecular canvas and then subjecting the corresponding strands to one-pot annealing. Due to the modular nature of the SST approach we demonstrate the scalability, versatility and robustness of this method. Compared with alternative methods, the SST method enables a wider selection of information polymers and sequences through the use of de novo designed and synthesized short DNA strands.

DNA tiling is an effective approach to make programmable nanostructures. We describe the protocols to construct complex two-dimensional shapes by the self-assembly of single-stranded DNA tiles.

التجميع الذاتي من الأشكال ثنائية الأبعاد المعقدة من البلاط DNA المفرد الذين تقطعت بهم السبل

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals leads to the formation of composite materials with unique properties. In addition, the undesirable process of biofouling is initiated by the adsorption of biomolecules, mainly proteins, on surfaces. This organic layer is an adhesion layer for bacteria and allows them to interact with the surface. Understanding the fundamental forces that govern the interactions at the organic-inorganic interface is therefore important for many areas of research and could lead to the design of new materials for optical, mechanical and biomedical applications. This paper demonstrates a single-molecule force spectroscopy technique that utilizes an AFM to measure the adhesion force between either peptides or amino acids and well-defined inorganic surfaces. This technique involves a protocol for attaching the biomolecule to the AFM tip through a covalent flexible linker and single-molecule force spectroscopy measurements by atomic force microscope. In addition, an analysis of these measurements is included.

Here we present a protocol to measure the force of interactions between a well-defined inorganic surface and either peptides or amino acids by single-molecule force spectroscopy measurements using an atomic force microscope (AFM). The information obtained from the measurement is important to better understand the peptide-inorganic material interphase.

نظرة ثاقبة لتفاعلات الأحماض الأمينية والببتيدات مع المواد غير العضوية عن طريق جزيء واحدة قوة التحليل الطيفي

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a free-radical polymerization strategy to enable the modulation of the nanotube surface properties and produce supramolecular self-assembly of the nanostructures. First, a selective hydroxylation of the pristine nanotubes through a biphasic catalytically mediated oxidation reaction creates superficially distributed reactive sites at the sidewalls. The latter reactive sites are subsequently modified with methacrylic moieties using a silylated methacrylic precursor to create polymerizable sites. Those polymerizable groups can address further polymerization of styrene to produce a hybrid nanomaterial containing PS chains grafted to the nanotube sidewalls. The polymer-graft content, amount of silylated methacrylic moieties introduced and hydroxylation modification of the nanotubes are identified and quantified by Thermogravimetric Analysis (TGA). The presence of reactive functional groups hydroxyl and silylated methacrylate are confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Polystyrene-grafted carbon nanotube solutions in tetrahydrofuran (THF) provide wall-to-wall collinearly self-assembled nanotubes when cast samples are analyzed by transmission electron microscopy (TEM). Those self-assemblies are not obtained when suitable blanks are similarly cast from analogous solutions containing non-grafted counterparts. Therefore, this method enables the modification of the nanotube anisotropic patchiness at the sidewalls which results into spontaneous auto-organization at the nanoscale.

A procedure for the synthesis of polystyrene-grafted multiwalled carbon nanotubes using successive chemical modification steps to selectively introduce the polymer chains to the sidewalls and their self-assembly via anisotropic patchiness is presented.

تطعيم الأنابيب النانوية الكربونية مولتيواليد مع البوليستيرين لتمكين التجميع الذاتي والرقع متباين

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully understood. We have traced the trajectories of individual nanoparticles using liquid-cell transmission electron microscopy (TEM) to investigate the mechanism of the assembly process. Herein, we present the protocols used for liquid-cell TEM studies of the self-assembly mechanism. First, we introduce the detailed synthetic protocols used to produce uniformly sized platinum and lead selenide nanoparticles. Next, we present the microfabrication processes used to produce liquid cells with silicon nitride or silicon windows and then describe the loading and imaging procedures of the liquid-cell TEM technique. Several notes are included to provide helpful tips for the entire process, including how to manage the fragile cell windows. The individual motions of nanoparticles tracked by liquid-cell TEM revealed that changes in the solvent boundaries caused by evaporation affected the self-assembly process of nanoparticles. The solvent boundaries drove nanoparticles to primarily form amorphous aggregates, followed by flattening of the aggregates to produce a 2-dimensional (2D) self-assembled structure. These behaviors are also observed for different nanoparticle types and different liquid-cell compositions.

Here we introduce experimental protocols for the real-time observation of a self-assembly process using liquid-cell transmission electron microscopy.

خلايا السائل مجهر إلكتروني لتعقب التجميع الذاتي من جسيمات نانوية

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of fabricating micellar nanocrystals based on combining top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. This method involves first using electrospray to generate uniform ultrafine liquid droplets, each of which functions as a micro-reactor in which self-assembly reaction occurs forming micellar nanocrystals, with the structures (micelle shape and nanocrystal encapsulation) controlled by the organic solvent used. This method is largely continuous and produces high quality micellar nanocrystal products with an inexpensive structure control approach. By using a water-miscible organic solvent tetrahydrofuran (THF), worm-shaped micellar nanocrystals can be produced due to solvent-induced/facilitated micelle fusion. Compared with the common spherical micellar nanocrystals, worm-shaped micellar nanocrystals can offer minimized non-specific cellular uptake, thus enhancing biological targeting. By co-encapsulating multiple nanocrystals into each micelle, multifunctional or synergistic effects can be achieved. Current limitations of this fabrication method, which will be part of the future work, primarily include imperfect encapsulation in the micellar nanocrystal product and the incompletely continuous nature of the process.

The present work describes a method to fabricate micellar nanocrystals, an emerging major class of nanobiomaterials. This method combines top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. The fabrication method is largely continuous, can produce high quality products, and possesses an inexpensive means of structure control.

تصنيع نانوكريستالس Micellar كروية وعلى شكل دودة من خلال الجمع بين اليكتروسبراي، التجميع الذاتي، ومراقبة الهيكل القائم على مذيب

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Synthesis and Characterization of 1,2-Dithiolane Modified Self-Assembling Peptides

This report focuses on the synthesis of an N-terminus 1,2-dithiolane modified self-assembling peptide and the characterization of the resulting self-assembled supramolecular structures. The synthetic route takes advantage of solid-phase peptide synthesis with the on-resin coupling of the dithiolane precursor molecule, 3-(acetylthio)-2-(acetylthiomethyl)propanoic acid, and the microwave-assisted thioacetate deprotection of the peptide N-terminus before final cleavage from the resin to yield the 1,2-dithiolane modified peptide. After the high-performance liquid chromatography (HPLC) purification of the 1,2-dithiolane peptide, derived from the nucleating core of the A&#946; peptide associated with Alzheimer&#39;s disease, the peptide is shown to self-assemble into cross-&#946; amyloid fibers. Protocols to characterize the amyloid fibers by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), circular dichroism spectroscopy (CD) and transmission electron microscopy (TEM) are presented. The methods of N-terminal modification with a 1,2-dithiolane moiety to well-characterized self-assembling peptides can now be explored as model systems to develop post-assembly modification strategies and explore dynamic covalent chemistry on supramolecular peptide nanofiber surfaces.

A protocol for the synthesis of a 1,2-dithiolane modified peptide and the characterization of the supramolecular structures resulting from the peptide self-assembly.

تعديل التوليف ووصف 1، 2-ديثيولاني الببتيدات تجميع ذاتي

This report focuses on the synthesis of an N-terminus 1,2-dithiolane modified self-assembling peptide and the characterization of the resulting ...

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of Gold(III)

The purpose of the presented protocols is to study the process of Au(III) binding to BSA, yielding conformation change-induced red fluorescence (&#955;em = 640 nm) of BSA-Au(III) complexes. The method adjusts the pH to show that the emergence of the red fluorescence is correlated with the pH-induced equilibrium transitions of the BSA conformations. Red fluorescent BSA-Au(III) complexes can only be formed with an adjustment of pH at or above 9.7, which corresponds to the &#34;A-form&#34; conformation of BSA. The protocol to adjust the BSA to Au molar ratio and to monitor the time-course of the process of Au(III) binding is described. The minimum number of Au(III) per BSA, to produce the red fluorescence, is less than seven. We describe the protocol in steps to illustrate the presence of multiple Au(III) binding sites in BSA. First, by adding copper (Cu(II)) or nickel (Ni(II)) cations followed by Au(III), this method reveals a binding site for Au(III) that is not the red fluorophore. Second, by modifying BSA by thiol capping agents, another nonfluorophore-forming Au(III) binding site is revealed. Third, changing the BSA conformation by cleaving and capping of the disulfide bonds, the possible Au(III) binding site(s) are illustrated. The protocol described, to control the BSA conformations and Au(III) binding, can be generally applied to study the interactions of other proteins and metal cations.

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of GoldIII

The protocols for studying the binding of gold cations (Au(III)) to various conformations of bovine serum albumin (BSA) as well as for characterizing the conformational dependent unique BSA-Au fluorescence are presented.

تشكيل لومينوفوري في والتشكلات المختلفة من ألبومين المصل البقري قبل الربط من الذهب الثلاثي

The purpose of the presented protocols is to study the process of Au(III) binding to BSA, yielding conformation change-induced red fluorescence (&#955;em ...

Calcium Carbonate Formation in the Presence of Biopolymeric Additives

Biomineralization is the formation of minerals in the presence of organic molecules, often related with functional and/or structural roles in living organisms. It is a complex process and therefore a simple, in vitro, system is required to understand the effect of isolated molecules on the biomineralization process. In many cases, biomineralization is directed by biopolymers in the extracellular matrix. In order to evaluate the effect of isolated biopolymers on the morphology and structure of calcite in vitro, we have used the vapor diffusion method for the precipitation of calcium carbonate, scanning electron microscopy and micro Raman for the characterization, and ultraviolet-visible (UV/Vis) absorbance for measuring the quantity of a biopolymer in the crystals. In this method, we expose the isolated biopolymers, dissolved in a calcium chloride solution, to gaseous ammonia and carbon dioxide that originate from the decomposition of solid ammonium carbonate. Under the conditions where the solubility product of calcium carbonate is reached, calcium carbonate precipitates and crystals are formed. Calcium carbonate has different polymorphs that differ in their thermodynamic stability: amorphous calcium carbonate, vaterite, aragonite, and calcite. In the absence of biopolymers, under clean conditions, calcium carbonate is mostly present in the calcite form, which is the most thermodynamically stable polymorph of calcium carbonate. This method examines the effect of the biopolymeric additives on the morphology and structure of calcium carbonate crystals. Here, we demonstrate the protocol through the study of an extracellular bacterial protein, TapA, on the formation of calcium carbonate crystals. Specifically, we focus on the experimental set up, and characterization methods, such as optical and electron microscopy as well as Raman spectroscopy.

We describe a protocol for the precipitation and characterization of calcium carbonate crystals that form in the presence of biopolymers.

تشكيل كربونات الكالسيوم في وجود المضافات البوليمرية الحيوية

Biomineralization is the formation of minerals in the presence of organic molecules, often related with functional and/or structural roles in living ...