إن التفاعل بين البروتينات والببتيدات مع المواد غير العضوية ظاهرة أساسية لها آثار على التكنولوجيا النانوية والمواد الحيوية والتكنولوجيا الحيوية. الخطوة الأولى في فهم هذه الظاهرة هو الكشف عن الثوابت الفيزيائية الكيميائية الأساسية مثل ثابت الامتزاز، غيبز الطاقة الحرة، enthalpy، إنتروبي، والامتصاص المحدود والتي يمكن تقييمها من خلال إنشاء isotherms الامتزاز. ومع ذلك ، يقتصر الامتزاز من مرحلة السائل مع الحركية ، والقدرة السطحية ، وhH ، والامتزاز النسبي الذي ينبغي النظر فيه عن وعي قبل وضع التجربة.
في هذا الفيديو، زميلي إيلينا كورينا وسيرغي نيفرت سيقدمان دراسة الفيزياء الكيميائية لامتصاص ثنائي الببتيد على محلول تشتت ثاني أكسيد التيتانيوم الذي يغطي ميزات الإعداد التي ستساعد على تجنب المخاطر الخفية التي قد يواجهها الباحثون أثناء إجراء التجارب ذات الصلة. ضع 183 ملليغرام من ثنائي الببتيد في أنبوب اختبار البوليمر المعقم وتمييع ما يصل إلى حوالي 35 ملليلتر مع الماء المقطر المزدوج ويذوب في درجة حرارة الغرفة تحت التحريك القوي. إذا كان dipeptide لا تذوب في الماء المقطر المزدوج والتحريك، ووضع حل ثنائيبتيد في حمام بالموجات فوق الصوتية و sonicate لبضع دقائق.
ضبط درجة حَسِّ المُحلّة المُذابة مسبقًا للببتيد إلى 7.4 عن طريق إضافة محلول من محلول MES أو هيدروكسيد الصوديوم بحذر إلى محلول ثنائي الببتيد عند التحريك في درجة حرارة الغرفة ومراقبة درجة حُكّة الدم بمقياس درجة حِسّ. بعد ضبط pH، صب الحل في قياس اسطوانة. شطف أنبوب الاختبار وملء اسطوانة قياس مع الماء المقطر مزدوجة تصل إلى 40 ملليلتر لجعل التركيز النهائي من 16 ملليمولار.
إعداد تخفيفات ثنائي ببتيد بتركيزات تتراوح بين 0.4 و 12 ملليمولار عن طريق تخفيف محلول ثنائيبتيد 16 ملليمولار مع الماء المقطر المزدوج. على سبيل المثال، من أجل إعداد محلول ثنائي الببتيد المليمولار ثمانية، إضافة سبعة ملليلتر من الماء المقطر مزدوجة إلى 10 ملليلتر من 16 ملليمتر ثنائي الببتيد. بعد التخفيف، وضبط درجة اله PH إلى 7.4 بإضافة محلول قطرة من الحكمة من MES أو هيدروكسيد الصوديوم إلى محلول ثنائي الببتيد.
بعد ضبط pH، صب الحل في اسطوانة قياس. شطف أنبوب الاختبار وملء اسطوانة قياس تصل إلى 20 ملليلتر مع الماء المقطر مزدوجة لجعل تركيز ثمانية ملليمتر. يتم إعداد التخفيفات الأخرى من محلول الأسهم ثنائيبتيد وفقا لذلك.
في النهاية، نحصل على صف من تخفيفات ثنائيبتيد جاهزة لدراسات الامتزاز. تحضير 10 ملمور MES حل المخزن المؤقت. ضبط درجة اله pH إلى 7.4 مع هيدروكسيد ثلاثي الصوديوم عند تحريك ومراقبة درجة PH مع مقياس درجة اله pH.
سيتم استخدام هذا الحل لإعداد وحيد. طحن ما يقرب من 200 ملليغرام من أكسيد التيتانيوم نانوكريستالين في هاون لمدة خمس دقائق على الأقل. تزن 40 ملليغرام من طحن جسيمات نانوية ثاني أكسيد التيتانيوم.
وضع القارورة في حمام سونيكيشن باستخدام موقف المختبر. إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم طحن في 20 ملليلتر من المخزن المؤقت MES في القارورة باستخدام قمع الزجاج و sonicate في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 20 دقيقة. تعيين الحرارة إلى درجة الحرارة المطلوبة.
إضافة ملليلتر واحد من وحيد سونيكاتيد من ثاني أكسيد التيتانيوم إلى قارورة الامتزاز ملحوظ. ضع قارورة الامتزاز الملحوظة ضد التخفيفات المقابلة في جهاز عائم مرتجل مصنوع من الستايروفوم وضعه في الترموستات لتكدير درجة الحرارة لمدة خمس دقائق على الأقل. بعد ذلك، إضافة ملليلتر واحد من تخفيف ثنائي الببتيد إلى قارورة الامتزاز ملحوظ المقابلة التأكد من جميع حلول خلط لها نفس درجة الحرارة.
الحفاظ على سلسلة من عينات الامتزاز التي تم الحصول عليها إلى الحرارة لمدة 24 ساعة لتحقيق توازن الامتزاز. أحيانا تهيج تشتت أكسيد التيتانيوم أثناء الترموست. من أجل تجنب إعادة التوازن الناجم عن درجة الحرارة، أخرج عينة واحدة من الحرارة للترشيح في وقت واحد.
أخذ عينة من محلول ثنائي الببتيد من كل قارورة زجاجية مع حقنة. إزالة الإبرة من الحقنة ووضع على مرشح حقنة لتصفية محلول ثنائي الببتيد في قارورة الزجاج. كرر الترشيح مع عينات من تركيزات أخرى.
الآن هذه العينات جاهزة للتحليل. جعل حل 50 ملليلتر من TFA في الأسيتونتريل. سبايك 0.34 ملليلتر من TFA في اسطوانة القياس وضبط حجم المحلول إلى 50 ملليلتر مع الأسيتونيتريل في درجة حرارة الغرفة.
تحضير الحل اشتقاق. سبايك 299 ميكرولترات من فينيليسوثيوسيانات و 347 ميكرولترات من ثلاثي الإيثيلامين في اسطوانة القياس وملء الاسطوانة تصل إلى 50 ملليلتر مع الأسيتونيتريل. قبل تحليل الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء، اشتقاق العينات مع الكواشف إدمان في قوارير الكروماتوغرافيا.
اخلطي 400 ميكرولترات للعينة مع 400 ميكرولترات من كاشف الإشتقاق. إبقاء العينات في 60 درجة لمدة 15 دقيقة. بعد التدفئة، تحييد العينات مع 225 ميكرولترات من حل TFA وانتظر لبضع دقائق لتبريد العينة إلى درجة حرارة الغرفة.
استخدم تحليل HPLC لتحديد تركيز محلول ثنائيبتيد قبل وبعد الامتزاز. بدء تحليل العينات مع الشروط اللازمة التي يتم تعيينها من قبل البرنامج. تم رسم تبعيات الامتزاز من تركيز ثنائيبتيد التوازن بعد الامتزاز، الإزواثيرات الامتزاز وفقاً لذلك إلى البيانات التجريبية التي تم الحصول عليها.
وكانت قياسات الامتزاز ثنائي الptd بيانات معالجة باستخدام نموذج هنري. تم الحصول على ثابت التوازن الملزم من ميل الاعتماد على الامتزاز ثنائيبتيد على تركيز توازن ثنائيبتيد. تم استخدام معادلة فانات هوف لتحديد الطاقة الحرة جيبز القياسية لكل درجة حرارة.
مؤامرة في الرسم البياني للطاقة الحرة مقابل درجة الحرارة، حددنا enthalpy كاعتراض الرسم البياني الخطي مع محور الطاقة الحرة لdipeptide. تم تحديد التغير في الكون لكل درجة حرارة من المعادلة الأساسية. القيم المحسوبة للتوازن ملزمة ثابت، معيار جيبس الطاقة الحرة، enthalpy و entropy لdipeptide هي معروضة في الجدول الأول.
الاكدزم isotherm البناء من بيانات الاستنفاد لا يزال ليكون المنهجية الأكثر توافرا التي لا تتطلب الاجهزة مكلفة ، وتوفير بيانات شاملة الفيزيائية الكيميائية ل حرفيا كل sorbate قابل للذوبان. جنبا إلى جنب مع البيانات الطيفية أو المستندة إلى الكمبيوتر، فإنه قد تكشف عن السمات الهيكلية الأساسية للسلوك المعقد للجزيئات الحيوية عند الاتصال الجسيمات النانوية غير العضوية.
