Diese Arbeit wurde von NSF HRD-0630456 unterstützt wurde, ist ein NSF CREST-Programm und NSF DMR-0934142.

Ein. Synthese von α, ω-dihydroxyl Polymer [HO-PEO-P2MS-PEO-OH] <ol><li> Polymerisationsreaktor zusammenzubauen, wie in Abbildung 1 gezeigt. Der Reaktor für dieses Experiment bestehen aus einem 100 ml Rundkolben 2-Hals-Kolben mit einem Einbauschliff Gelenkaußenteil (Chemglass), zwei Flusssteuerung Adaptern mit Hähnen (Chemglass) und eine Teflon-Rührstab. Adapter A (Abbildung 1) wurde verwendet, um Ultrahochreine (UHP) Stickstoff durch das System fließt, um Luft und Feuchtigkeit in das inerte Systems zu verhindern. Adapter B (Abbildung 1) wurde verwendet, um das Lösungsmittel, Monomer und Initiator in den Reaktionskolben zu injizieren. </li><li> Trocknen 200 ml Tetrahydrofuran (THF) über Na Metall, mit Benzophenon als Indikator für mindestens 6 Stunden unter trockenem Stickstoffgas. </li><li> Trocknen 10 ml 2-Methoxystyrol über Calciumhydrid für 24 Stunden. </li><li> Vorbereiten einer kalten Temperatur Bad bei -78 ° C unter Verwendung eines Schlamms aus einem Isopropanolnd flüssigem Stickstoff. </li><li> 25 ml THF in die Polymerisation Reaktionskolben (siehe Abbildung 1) unter Stickstoff und halten Reaktor unter Stickstoff allem durch die Polymerisation. </li><li> Platz 100 ml Rundkolben in Schlamm. </li><li> 2 ml (0,27 mmol / ml) von der Initiator-Lösung in den Reaktionskolben. </li><li> Injizieren das erste Monomer, 2-Methoxystyrol (4 ml) in den Reaktionskolben. </li><li> Ermöglichen die Reaktion für 40 min fort. </li><li> 1 ml der zweiten Monomer, Ethylenoxid. </li><li> Erlauben die Polymerisation bei Raumtemperatur zwei Tage lang fortgesetzt. </li><li> Beenden des Polymers mit HCl (6 M) / Methanol (1/20, v / v). </li><li> Reinigen das Polymer durch Ausfällen in Hexanen und trockenem Polymer in einem Vakuumofen. </li><li> Charakterisierung des Polymers mittels NMR. </li></ol> 2. Funktionalisierung von α, ω-Dihydroxy-Polymer mit N-2 ,4-DNP-Ε-Aminocapronsäure an das Funktionale Polym erhaltenäh, CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP <ol><li> In einem Dreihalskolben, platzieren die α, ω-dihydroxyl Polymer (0,05 mmol), das N-2 ,4-DNP-E-Aminocapronsäure (0,25 mmol), DCC (0,15 mmol) und DMAP (0,005 mmol) und Trocknen auf Unterdruckleitung für 4 Stunden. </li><li> Abzudestillieren trockenem Dichlormethan (10 ml) in den Kolben. </li><li> Das Vakuum unter Stickstoff und unter Rühren für 12 Stunden Reaktion bei Raumtemperatur. </li><li> Filter Reaktionsgemisches und erholen Polymer durch Ausfällen zweimal in Hexan und Methanol. </li><li> Trocken ausgefällt Polymer in einem Vakuumofen bei 40 ° C. </li><li> Ermitteln der Polymerstruktur und Funktionalität durch FT-IR-und 1 H-NMR. </li></ol> 3. Vorbereitung der CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP/SWCNT Lösung für Elektrospinnen <ol><li> Lösen Sie 20 w% der CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP in Chlorbenzol. </li><li> Lösen Sie 20 w% und 40 w% von Polystyrol (MW 800.000) in Chlorbenzol zu zwei Lösungen herzustellen. Die höhermolekularen Polystyrol verwendet wird zunehmende Polymerkette-Kettenverhakung und erhalten die optimale Viskosität für Elektrospinnen erforderlich. </li><li> Mischen Sie die Polymerlösungen in 3,1 und 3,2 zusammen, um 1:1 und 1:2 Verhältnisse der Polymere bilden und fügen 1 w% Single Walled Carbon Nanotubes (SWCNT) zu der Mischung und rühren über Nacht für eine gleichmäßige Verteilung der CNTs vorbereitet. </li></ol> 4. Elektrospinnen von Polymer-CNT Composite- <ol><li> Montieren Sie den Elektrospinnen wie in Abbildung 2 dargestellt eingestellt. Auf der rechten Seite der Figur ist der Glassman High Voltage Source. Daneben ist eine Retorte Ständer, auf dem der Silizium-Wafer befestigt ist. Auf der linken Seite ist ein weiterer Retorte Stand, auf dem die Spritze montiert ist und dahinter ist die Lampe für die Visualisierung des Verfahrens, wie sie fortschreitet. </li><li> Mit einer Injektionsspritze, zurückzutreten eine kleine Menge des CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP/polystyrene/SWCNT Gemisch (ca. 1 ml) und montieren Sie die Spritze auf der Retorte Ständer. </li><li> Ein Silizium-Wafer ist der Berged gegenüber der Spritze sicher im Abstand von 10 cm, und die Masseklemme der Hochspannungsquelle ist daran befestigt. </li><li> Befestigen des Clips mit dem Hochspannung an der Nadel an der Spritze aufgebracht werden, drücken den Kolben ein wenig (um einen Tropfen an der Nadelspitze suspendieren) und an diesem Punkt ist Elektrospinnen bereit. </li><li> Einschalten der Hochspannungsquelle und justieren Spannungsmesser bis 10 kV. Je nach Art der Polymere in dem zusammengesetzten, können höhere Spannungen benötigt werden, insbesondere wenn Nanofasern unter hundert Nanometern Durchmesser erwünscht sind. </li><li> Unmount Silizium-Wafer und in einem Exsikkator über Nacht vollständig trocknen. </li></ol> 5. Charakterisierung von Nanofasern <ol><li> Anfängliche Bildgebung von Nanofasern mit optischen Mikroskop, um die globale Betrachtungsweise der Fasern zu beobachten getan. </li><li> Nutzen Scanning Electron Microscope, um feinere Details wie Morphologie, Durchmesser, durchschnittliche Porengröße, etc. zu beobachten </li><li> Tragen, weitere Bildgebung mit einem Atomic Force Microscope, um 3-D Topographie von Fasern, etc. zu beobachten </li></ol> 6. Binding Spezifität von Nanofasern mit Anti-DNP IgE Protein <ol><li> Bereiten Sie eine Lösung von 4 ug / l fluoreszenzmarkierten, FITC-IgE (Fluorescein Isothio-Cyanat-Immunglobulin E) in PBS-BSA (Phosphate Buffered Saline-Bovine Serum Albumin)-Lösung. </li><li> Legen Sie ein kleines Stück Silizium-Wafer, auf denen sich Nanofasern auf einem MatTek auch Deckglas. Inkubieren Sie die Nanofasern in dieser Lösung für eine Stunde. Die Inkubation wird durch sanftes Pipettieren aus, 10 ul IgE-Lösung auf dem Siliciumwafer getan. </li><li> Nach der Inkubation Entfernen ungebundener Probe IgE durch Waschen dreimal mit PBS-BSA Pufferlösung. Die PBS-Lösung wird sanft auf der Wand des MatTek Schale abgegeben wird, um zu vermeiden, Verspritzen den Puffer direkt auf den Nanofasern. Swirl das Gericht vorsichtig von Hand, um Pufferlösung auf Nanofasern verteilen. Entfernen Sie vorsichtig Puffer mit einer Pipette und neuTorf dies zwei weitere Male. </li><li> Für die Steuerung, inkubieren Nanofasern in fluoreszenzmarkierten IgG (unspezifisch für DNP) unter den gleichen Bedingungen. </li><li> Visualisieren der gebundenen Fasern mit einem konfokalen Mikroskop zu beobachten Bindung mit IgE. Für unsere Studie war die verwendete Mikroskop Leica TCS SP2 konfokalen mit 63x Objektiv. </li></ol> 7. Strom-Spannungs-Verhalten von Nanofasern <ol><li class="jove_content"> Verbinden Sie zwei Mikro-Stellungsregler zu einem sehr geringen Stromquelle wie der Keithley 6430 sensitive Sourcemeter. Die bis zum Bestimmen der Strom-Spannungs-Verhalten eingestellt ist in Abbildung 3 dargestellt. Diese Abbildung zeigt die Probe Station verwendet, um die anfänglichen IV Eigenschaften der Nanofasern zu bestimmen. Es setzt sich aus dem Bausch und Lomb MicroZoom Mikroskop, einem Vakuum Chuck Bühne, und vier Mikropositionierern bei der Sondierung verwendet wird. In der rechten oberen wird das Agilent 34405A Digital Multimeter bei der Messung der Spannung verwendet und unten das ist die<html> Keithley 6430 Sub-Femtoampere Remote-Source-Meter Quelle die geringen Strömen, die Eingaben in die Fasern verwendet wurden. </li><li class="jove_content"> Montage der Sondenarme der Mikro Positionierer über das Fasermatte auf gegenüberliegenden Seiten mit den Spitzen der Fasern berührt. </li><li class="jove_content"> Verbinden Sie zwei weitere Mikro-Stellungsregler mit einem digitalen Multimeter, montieren Sie die Tastarme in-zwischen den beiden anderen und landen die Tipps der Fasermatte. Stellen Sie sicher, dass die vier Tipps, wie kollinear wie möglich sind. </li><li class="jove_content"> Eingangs variierende Mengen an Strom von der Keithley (typischerweise im Bereich Nanoampere). </li><li class="jove_content"> Messung des Spannungsabfalls an den äußeren Spitzen für jede Größe des Stromes bezogen. </li><li class="jove_content"> Plotten diese Werte zeigen den Typ des Geräts, die Fasermatte wirkt wie. </li></ol> 8. Repräsentative Ergebnisse Functional Polymer &quot;&gt; Verfahren zur Synthese von α, ω-bi [2,4-Dinitrophenyl Capronsäure] [poly (ethylenoxid)-b-Poly (2-Methoxystyrol)-b-poly (ethylenoxid)] (-PEO-CDNP P2MS-PEO-CDNP) ist in Abbildung 4 dargestellt. 1 Die Struktur der funktionellen Polymer wurde durch FT-IR (Abbildung 5) und 500 MHz 1 H-NMR-Spektroskopie (Abbildung 6) bestätigt. Das FT-IR zeigt das komplette Verschwinden die-OH breite Absorption im Bereich von 3500 cm -1 zeigt quantitative Funktionalisierung mit dem CDNP Gruppe. Dies wird auch durch die NMR-Spektrum in 6 gezeigt bestätigt. Verwenden der Integration der Peaks in dem NMR-Spektrum wurde bestimmt, dass die CDNP-PEO -P2MS-PEO-CDNP Polymeren quantitativ funktionalisiert. Nanofasern In Abbildung 7 ist eine Matte aus leitfähigen Nanofasern durch Elektrospinnen CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / Polystyrol / SWCNT aus Chlorbenzol erhalten sheigenen. Konfokale Bilder erhalten wurde, zeigte, dass das Protein mit der IgE-DNP auf der Faseroberfläche bindet. 3 Dies ist ein Indiz für die Spezifität der Bindung von elektrogesponnenen DNP-Polymeren gegen IgE-Antikörper ist. Die Intensität des Lichts ist ein Indikator für das Vorhandensein von IgE auf den Nanofasern als das Protein fluoreszierend markiert ist. 8a ist eine AFM (Rasterkraftmikroskop) Bildes eines die Nanofasern durch dieses Verfahren und Figur 8b zeigt das erhaltene Dimension dieses insbesondere Nanofaser ist ca. 150 nm im Durchmesser. Nach diesem Verfahren Fasern zwischen 100-700 nm erhalten. Zu diesem aktuellen Zeitpunkt ist es schwierig, Fasern mit einer bestimmten Dimension vorzubereiten. Dies steht im Einklang mit dem, was durch andere Gruppen beobachtet. 4 Figur 9 zeigt REM-Aufnahmen von CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / Polystyrol / SWCNT Nanofasern und der Durchmesser der Nanofasern zwischen 200 nm bis 300 nm waren. Es gibt drei SEM Bilder der nanofibers bei unterschiedlichen Vergrößerungen dargestellt. Studie der drei Bilder zeigt die Morphologie der Fasern sind lineare und Perlen. Das übergeordnete Ziel ist, um Fasern, die meist linear sind vorzubereiten. Abbildung 10 zeigt die IV Grundstück von Matten aus Nanofasern aus CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / Polystyrol / SWCNT vorbereitet. Der Plot zeigt das Verhalten eines Widerstandes (Ohmscher). Wenn das Antigen an den Nanofasern gebunden ist, erwarten wir, um eine Änderung in der IV-Verhalten der Fasermatte zu sehen, wie diese Änderung des Widerstands ist ein Merkmal, dass die funktionalen Fasern potentielle Anwendung als die aktive Komponente in Sensoren für Einzelmoleküldetektion haben schlägt . <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig1.jpg" /> Abbildung 1. Polymerisationsreaktor für die Synthese der α, ω-dihydroxyl Polymer. A) Die Einspritzstelle für die Strömung UHP Gas Stickstoff. B.) Einspritzstelle für die Lösungsmittel, Monomer und Initiator. C) Das Reaktionsgefäß. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig2.jpg" /> Abbildung 2. Setup für Elektrospinnen mit einem Glassman Hochspannungsquelle verwendet. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig3.jpg" /> Abbildung 3. Setup verwendet, um IV Parzellen mit einer Sub-Femtoampere Fernbedienung Sourcemeter (Keithley) zu messen. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig4.jpg" /> Abbildung 4. A). Synthetic Ansatz zur Herstellung von OH-PEO-P2MS-PEO-OH Polymeren. B) Funktionalisierung von α, ω-Dihydroxy [poly (ethylenoxid)-b-Poly (2-Methoxystyrol)-b-Poly (ethylenoxid)]. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig5.jpg" /> Abbildung 5. FT-IR-Spektren von (A) OH-PEO-P2MS-PEO-OH, Vorläufer CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP und (B) CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP. <img alt="Abbildung 6"src = &quot;/ files/ftp_upload/4135/4135fig6.jpg&quot; /&gt; Abbildung 6. 500 MHz Protonen-NMR der CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP. <img alt="Abbildung 7" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig7.jpg" /> Abbildung 7. A) Binding Bild von FITC-IgE mit CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP Fasern elektrogesponnenen aus Chlorbenzol. B) Konfokale mikroskopische Bild der Steuerung (Nanofasern mit IgG). <img alt="Abbildung 8" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig8.jpg" /> Abbildung 8. A) AFM-Bild CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP Fibers elektrogesponnenen aus Chlorbenzol und B) AFM Profil dh Dimension der einen Faser in 5a gezeigt. <img alt="Abbildung 9" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig9.jpg" /> Abbildung 9. REM-Aufnahmen von CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / Polystyrol / SWCNT Nanofasern. <img alt="Abbildung 10" src="/files/ftp_upload/4135/4135fig10.jpg"/&gt; Abbildung 10. IV Grundstück von Matten aus Nanofasern aus CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / Polystyrol / SWCNT vorbereitet.

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	<li>Sannigrahi, B., Sil, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Characterization+of+&#945;,&#969;-bi[2,4-dinitrophenyl+(DNP)]+poly(2-methoxystyrene)+Functional+Polymers.+Preliminary+Evaluation+of+the+Interaction+of+the+Functional+Polymers+with+RBL+Mast+Cells.">Synthesis and Characterization of &#945;,&#969;-bi[2,4-dinitrophenyl (DNP)] poly(2-methoxystyrene) Functional Polymers. Preliminary Evaluation of the Interaction of the Functional Polymers with RBL Mast Cells.</a> Journal of Macromolecular Science, Part A. 45, 664-671 (2008).</li><li>Gordon, K., Sannigrahi, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Optically+Active+Helical+Poly(2-methoxystyrene).+Enhancement+of+HeLa+and+Osteoblast+Cell+Growth+on+Optically+Active+Helical+Poly(2-methoxystyrene)+Surfaces.">Synthesis of Optically Active Helical Poly(2-methoxystyrene). Enhancement of HeLa and Osteoblast Cell Growth on Optically Active Helical Poly(2-methoxystyrene) Surfaces.</a> Journal of Biomaterials Science. 2, 2055-2072 (2009).</li><li>Baird, E. J., Holowka, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Effective+Poly(Ethylene+Glycol)+Architectures+for+Specific+Inhibition+of+Immune+Receptor+Activation.">Highly Effective Poly(Ethylene Glycol) Architectures for Specific Inhibition of Immune Receptor Activation.</a> Biochemistry. 2, 12739-12748 (2003).</li><li>Ramakrisna, S., Fugihara, K., Lim, W. -. E., Ma, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introductions to Electrospinning and Nanofibers. , (2005).</li><li>Kameoka, J., Craighead, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Oriented+Polymeric+Nanofibers+on+Planar+Surfaces+by+Electrospinning.">Fabrication of Oriented Polymeric Nanofibers on Planar Surfaces by Electrospinning.</a> Applied Physics Letters. 83, 371-3773 (2003).</li><li>Ramakrishna, S., Lala, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+Nanofibers+for+Biosensor+Applications.">Polymer Nanofibers for Biosensor Applications.</a> Topics in Applied Physics. 109, 377-392 (2007).</li><li>Reuven, D., Sil, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Archetypical+Conductive+Polymer+Structure+for+Specific+Interaction+with+Proteins.">Archetypical Conductive Polymer Structure for Specific Interaction with Proteins.</a> Journal of Macromolecular Science Part A: Pure and Applied Chemistry. , (2012).</li><li>Ogunro, O., Karunwi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chiral+Asymmetry+of+Helical+Polymer+Nanowire.">Chiral Asymmetry of Helical Polymer Nanowire.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 704-707 (2010).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

In diesem Bericht haben wir einen leistungsstarken Ansatz zur Herstellung biofunktionalen Nanofasern vorgestellt. Die Nanofasern auf eine funktionelle Gruppe, die spezifisch für ein Protein ist Modells eingerichtet. Das Verfahren und die Vorgehensweise in dieser Mitteilung berichtet, ist allgemeiner Natur und können verwendet werden, um Nanofasern mit einem funktionellen Gruppe gewünschten dekoriert vorzubereiten. Das anionische lebende Polymerisation ist leistungsfähiges Verfahren zur kontrollierten Polymerstruktur...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> Natrium-Metall </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 282065 </td></tr><tr><td> Benzophenone </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 239852 </td></tr><tr><td> 2-Methoxystyrol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 563064 </td></tr><tr><td> Tetrahydrofuran </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 178810 </td></tr><tr><td> Chlorbenzol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 319996 </td></tr><tr><td> Einwandige CNTs </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 704113 </td></tr><tr><td> Polystyrol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 81416 </td></tr><tr><td> Silizium-Wafer </td><td> Silicon Quest-Int&#39;l </td><td> 720200 </td></tr><tr><td> Zeiss FESEM </td><td> Carl Zeiss Inc. </td><td> Ultra 60 </td></tr><tr><td> Probestation mit Bausch &amp; Lomb MicroZoom II High Performance Mikroskop </td><td> Bausch und Lomb </td><td></td></tr><tr><td> Leica konfokalen Systems </td><td> Leica Microsystems </td><td> TCS SP2 </td></tr><tr><td> Sub-Femtoampere Fernbedienung Sourcemeter </td><td> Keithley Instruments </td><td> 6430 </td></tr><tr><td> Autoranging Digital Multimeter </td><td> Keithley Instruments </td><td> 175A </td></tr><tr><td> Spritzenpumpe </td><td> Chemyx Inc. </td><td> Fusion 200 </td></tr><tr><td> Zeiss Optical Microscope </td><td> Carl Zeiss Inc. </td><td> Zeiss / Axiotech </td></tr></tbody></table>

procedure for fabricating biofunctional nanofibers

Elektrospinnen ist eine effektive Herstellungsverfahren zur Herstellung Nanofasern mit funktionellen Gruppen ausgestattet. Nanofasern mit funktionellen Gruppen ausgestattet kann genutzt werden, um Material-Biomarker Interaktionen dh als Biosensoren mit Potenzial als einzelnes Molekül Detektoren zu untersuchen. Wir haben ein effizientes Verfahren zur Herstellung von funktionellen Polymeren, wo die Funktionalität hat die Fähigkeit zur spezifischen Bindung mit einer Protein-Modell entwickelt. In unserem Modell-System, ist die funktionelle Gruppe 2,4-Dinitrophenyl (DNP), und das Protein Anti-DNP-IgE (Immunglobulin E). Das funktionelle Polymer, α, ω-bi [2,4-Dinitrophenyl Capronsäure] [poly (ethylenoxid)-b-Poly (2-Methoxystyrol)-b-poly (ethylenoxid)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO- CDNP) wird durch anionische lebende Polymerisation hergestellt. Die difunktionellen Initiator bei der Polymerisation verwendet wurde durch Elektronentransfer Reaktion von α-Methylstyrol und Kalium (Spiegel) Metall hergestellt. Das 2-Methoxystyrolmonomer zugegebenerste an den Initiator durch Zugabe des zweiten Monomeren, Ethylenoxid gefolgt, und schließlich das lebende Polymer wurde durch Methanol beendet. Die α, ω-dihydroxyl Polymer [HO-PEO-P2MS-PEO-OH] wurde mit N-2 ,4-DNP-∈-Aminocapronsäure, durch DCC Kopplung, was zur Bildung von α, ω-bi umgesetzt [ 2,4-dinitrophenylcaproic] [poly (ethylenoxid)-b-Poly (2-Methoxystyrol)-b-poly (ethylenoxid)] (CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP). Die Polymere wurden durch FT-IR-, 1 H-NMR-und Gelpermeationschromatographie (GPC) charakterisiert. Die Molekulargewichtsverteilungen der Polymeren waren schmal (1.1-1.2) und Polymere mit Molekulargewichten größer als 50.000 wurde in dieser Studie verwendet. Die Polymere wurden gelbe Pulver und löslich in Tetrahydrofuran. Ein wasserlösliches CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP / DMEG (dimethoxyethylene Glykol)-Komplex bindet und erreicht stationären Bindung mit IgE-Lösung innerhalb von wenigen Sekunden. Höherem Molekulargewicht (wasserunlösliche also rund 50.000) CDNP-PEO-P2MS-PEO-CDNP Polymere, enthaltend 1% einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (SWCNT) wurden in elektroaktiven Nanofasern (100 nm bis 500 nm im Durchmesser) auf Silizium-Substrat verarbeitet. Fluoreszenz-Spektroskopie zeigt, dass anti-DNP IgE interagiert mit den Nanofasern durch Bindung mit den DNP funktionellen Gruppen Dekoration der Fasern. Diese Beobachtungen legen nahe, dass entsprechend funktionalisierten Nanofasern Versprechen für die Entwicklung Biomarker Detektionseinrichtung halten.

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Procedure for Fabricating Biofunctional Nanofibers

Ein effizientes Konzept zur Herstellung von Nanofasern mit funktionellen Gruppen, die spezifisch mit Proteinen dekoriert wird beschrieben. Der Ansatz erfordert zunächst die Herstellung eines Polymers mit der entsprechenden funktionellen Gruppe funktionalisiert. Die funktionelle Polymer in Nanofasern durch Elektrospinnen hergestellt. Die Effektivität der Bindung der Nanofasern mit einem Protein durch konfokale Mikroskopie untersucht.

Verfahren zur Herstellung Biofunktionelle Nanofasern

Electrospinning is an effective processing method for preparing nanofibers decorated with functional groups. Nanofibers decorated with functional groups ...

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Research

JoVE Journal

Biology

12.5K Aufrufe.  Clark Atlanta University. Ein effizientes Konzept zur Herstellung von Nanofasern mit funktionellen Gruppen, die spezifisch mit Proteinen dekoriert wird beschrieben. Der Ansatz erfordert zunächst die Herstellung eines Polymers mit der entsprechenden funktionellen Gruppe funktionalisiert. Die funktionelle Polymer in Nanofasern durch Elektrospinnen hergestellt. Die Effektivität der Bindung der Nanofasern mit einem Protein durch konfokale Mikroskopie untersucht.

Serie: Procedure for Fabricating Biofunctional Nanofibers

A Craniotomy Surgery Procedure for Chronic Brain Imaging

Imaging techniques are becoming increasingly important in the study brain function. Among them, two-photon laser scanning microscopy has emerged as an extremely useful method, because it allows the study of the live intact brain. With appropriate preparations, this technique allows the observation of the same cortical area chronically, from minutes to months. In this video, we show a preparation for chronic in vivo imaging of the brain using two-photon microscopy. This technique was initially pioneered by Dr. Karel Svoboda, who is now a Howard Hughes Medical Institute Investigator at Janelia Farm. Preparations like the one shown here can be used for imaging of neocortical structure (e.g., dendritic and axonal dynamics),  to record neuronal activity using calcium-sensitive dyes, to image cortical blood flow dynamics, or for intrinsic optical imaging studies. Deep imaging of the neocortex is possible with optimal cranial window surgeries. Operating under the most sterile conditions possible to avoid infections, together with using extreme care to do not damage the dura mater during the surgery, will result in successful and long-lasting glass-covered cranial windows.


This video and protocol demonstrate how to implant a glass-covered cranial window in rodents. These preparations can be used for chronic in vivo two-photon imaging of the neocortex over time scales of months. It may also be used for other types of imaging, including optical intrinsic signal imaging.

Ein Kraniotomie Chirurgie Verfahren für chronische Brain Imaging

Imaging techniques are becoming increasingly important in the study brain function. Among them, two-photon laser scanning microscopy has emerged as an ...

Forschung

Biologie

Murine Renal Transplantation Procedure

Renal orthotopic transplantation in mice is a technically challenging procedure. Although the first kidney transplants in mice were performed by Russell et al over 30 years ago (1) and refined by Zhang et al years later (2), few people in the world have mastered this procedure. In our laboratory we have successfully performed 1200 orthotopic kidney transplantations with &gt; 90% survival rate. The key points for success include stringent control of reperfusion injury, bleeding and thrombosis, both during the procedure and post-transplantation, and use of 10-0 instead of 11-0 suture for anastomoses.
Post-operative care and treatment of the recipient is extremely important to transplant success and evaluation. All renal graft recipients receive antibiotics in the form of an injection of penicillin immediately post-transplant and sulfatrim in the drinking water continually. Overall animal health is evaluated daily and whole blood creatinine analyses are performed routinely with a portable I-STAT machine to assess graft function.

Renal transplantation in mice is a technically challenging procedure that requires careful post-operative care and treatment for success.

Murine Renal Transplantation

Renal orthotopic transplantation in mice is a technically challenging procedure. Although the first kidney transplants in mice were performed by Russell ...

Bioluminescence Imaging of Heme Oxygenase-1 Upregulation in the Gua Sha Procedure

Gua Sha is a traditional Chinese folk therapy that employs skin scraping to cause subcutaneous microvascular blood extravasation and bruises. The protocol for bioluminescent optical imaging of HO-1-luciferase transgenic mice reported in this manuscript provides a rapid in vivo assay of the upregulation of the heme oxygenase-1 (HO-1) gene expression in response to the Gua Sha procedure. HO-1 has long been known to provide cytoprotection against oxidative stress. The upregulation of HO-1, assessed by the bioluminescence output, is thought to represent an antioxidative response to circulating hemoglobin products released by Gua Sha. Gua Sha was administered by repeated strokes of a smooth spoon edge over lubricated skin on the back or other targeted body part of the transgenic mouse until petechiae (splinter hemorrhages) or ecchymosis (bruises) indicative of extravasation of blood from subcutaneous capillaries was observed. After Gua Sha, bioluminescence imaging sessions were carried out daily for several days to follow the dynamics of HO-1 expression in multiple internal organs.

Gua Sha, traditional Chinese therapeutic skin scraping, causes subcutaneous microvascular blood extravasation. We report a protocol of bioluminescence imaging of HO-1-luciferase transgenic mice to demonstrate that Gua Sha upregulates heme oxygenase-1 (HO-1) in multiple organs.

Biolumineszenz-Bildgebung von HO-1 Hochregulation in der Gua Sha Procedure

Gua Sha is a traditional Chinese folk therapy that employs skin scraping to cause subcutaneous microvascular blood extravasation and bruises. The protocol ...

Mammary Epithelial Transplant Procedure

This article describes and compares the fat pad clearance procedure developed by DeOme KB et al.1 and the sparing procedure developed by Brill B et al.2, followed by the mammary epithelial transplant procedure. The mammary transplant procedure is widely used by mammary biologists because it takes advantage of the fact that significant development of the mammary epithelium doesn't occur until after puberty. At 3 weeks of age, growth of the mammary epithelial tree is confined to the vicinity of the nipple and the fat pad is largely devoid of mammary epithelium, but by 7 weeks of age the epithelial ductal tree extends throughout the entire fat pad. Therefore, if this small portion of the fat pad containing epithelium, the region between the nipple and the lymph node, is removed at 3 weeks of age, the endogenous epithelium will never populate the mammary fat pad and the fat pad is described as "cleared". At this time, mammary epithelium from another source can be transplanted in the cleared fat pad where it has the potential to extend mammary ductal trees through out the fat pad. This procedure has been utilized in many experimental models including the examination of tumor phenotype in transgenic mammary epithelial tissue without the confounding effects of genotype on the entire animal3, in the identification of mammary stem cells by transplanting cells in limited dilution4,5, determining if hyperplastic nodules proceed to mammary tumors6, and to assess the effect of prior hormone exposure on the behavior of the mammary epithelium7,8.
Three week old host mice are anesthetized, cleaned and restrained on a surgical stage. A mid-sagittal incision is made through the skin, but not the peritoneum, extending from the pubis to the sternum. Oblique cuts are made through the skin from the mid-sagittal incision across the pelvis toward each leg. The skin is pulled away from the peritoneum to expose the 4th inguinal mammary gland. The fat pad is cleared by removing the fat pad tissue anterior to the lymph node. Epithelium fragments or epithelial cells are transplanted into the remaining cleared fat pad and the mouse is closed.

This article demonstrates the procedure developed by DeOme KB et al. (1959) and the sparing procedure developed by Brill B et al. (2008) for clearing the 4th inguinal mammary fat pad of a pubescent mouse in preparation for transplantation of mammary fragments, mammary epithelial cells, or mammary tumor cells.

Brustepithelzellen Transplantation

This article describes and compares the fat pad clearance procedure developed by DeOme KB et al.1 and the sparing procedure developed by Brill B et al.2, ...

A Chemical Screening Procedure for Glucocorticoid Signaling with a Zebrafish Larva Luciferase Reporter System

Glucocorticoid stress hormones and their artificial derivatives are widely used drugs to treat inflammation, but long-term treatment with glucocorticoids can lead to severe side effects. Test systems are needed to search for novel compounds influencing glucocorticoid signaling in vivo or to determine unwanted effects of compounds on the glucocorticoid signaling pathway. We have established a transgenic zebrafish assay which allows the measurement of glucocorticoid signaling activity in vivo and in real-time, the GRIZLY assay (Glucocorticoid Responsive In vivo Zebrafish Luciferase activitY). The luciferase-based assay detects effects on glucocorticoid signaling with high sensitivity and specificity, including effects by compounds that require metabolization or affect endogenous glucocorticoid production. We present here a detailed protocol for conducting chemical screens with this assay. We describe data acquisition, normalization, and analysis, placing a focus on quality control and data visualization. The assay provides a simple, time-resolved, and quantitative readout. It can be operated as a stand-alone platform, but is also easily integrated into high-throughput screening workflows. It furthermore allows for many applications beyond chemical screening, such as environmental monitoring of endocrine disruptors or stress research.

We describe the procedure and data analysis of a chemical screening system for glucocorticoid stress hormone signaling using zebrafish larvae: the Glucocorticoid Responsive In vivo Zebrafish Luciferase activitY (GRIZLY) assay. The assay sensitively and specifically detects effects on glucocorticoid signaling by compounds that require metabolization or affect endogenous glucocorticoid production.

Eine Stoff Screening Verfahren für die Glucocorticoid-Signalisierung mit einem Zebrafisch-Larve Luciferase-Reportersystems

Glucocorticoid stress hormones and their artificial derivatives are widely used drugs to treat inflammation, but long-term treatment with glucocorticoids ...

Isolation of Human Hepatocytes by a Two-step Collagenase Perfusion Procedure

The liver, an organ with an exceptional regeneration capacity, carries out a wide range of functions, such as detoxification, metabolism and homeostasis. As such, hepatocytes are an important model for a large variety of research questions. In particular, the use of human hepatocytes is especially important in the fields of pharmacokinetics, toxicology, liver regeneration and translational research. Thus, this method presents a modified version of a two-step collagenase perfusion procedure to isolate hepatocytes as described by Seglen 1.
Previously, hepatocytes have been isolated by mechanical methods. However, enzymatic methods have been shown to be superior as hepatocytes retain their structural integrity and function after isolation. This method presented here adapts the method designed previously for rat livers to human liver pieces and results in a large yield of hepatocytes with a viability of 77&plusmn;10%. The main difference in this procedure is the process of cannulization of the blood vessels. Further, the method described here can also be applied to livers from other species with comparable liver or blood vessel sizes.

A modified two-step collagenase perfusion procedure for isolation of human hepatocytes is described. This method can also be applied to other mammalian livers. The isolated hepatocytes are available in high yield and viability, making them a suitable model for scientific research in areas such as liver regeneration, pharmacokinetics and toxicology.

Isolierung von humanen Hepatozyten durch eine Zwei-Schritt-Verfahren Collagenase Perfusion

The liver, an organ with an exceptional regeneration capacity, carries out a wide range of functions, such as detoxification, metabolism and homeostasis. ...

Procedure to Evaluate the Efficiency of Flocculants for the Removal of Dispersed Particles from Plant Extracts

Plants are important to humans not only because they provide commodities such as food, feed and raw materials, but increasingly because they can be used as manufacturing platforms for added-value products such as biopharmaceuticals. In both cases, liquid plant extracts may need to be clarified to remove particulates. Optimal clarification reduces the costs of filtration and centrifugation by increasing capacity and longevity. This can be achieved by introducing charged polymers known as flocculants, which cross-link dispersed particles to facilitate solid-liquid separation. There are no mechanistic flocculation models for complex mixtures such as plant extracts so empirical models are used instead. Here a design-of-experiments procedure is described that allows the rapid screening of different flocculants, optimizing the clarification of plant extracts and significantly reducing turbidity. The resulting predictive models allow the identification of robust process conditions and sets of polymers with complementary properties, e.g. effective flocculation in extracts with specific conductivities. The results presented for tobacco leaf extracts can easily be adapted to other plant species or tissues and will thus facilitate the development of more cost-effective downstream processes for commodities and plant-derived pharmaceuticals.

The design-of-experiments procedure presented here allows the evaluation of different flocculants in terms of their ability to aggregate dispersed particles in plant extracts, thus reducing turbidity and the costs of downstream processing.

Vorgehensweise Um die Effizienz von Flockungsmittel für die Beseitigung von Dispersed Partikel aus Pflanzenextrakten zur Bewertung

Plants are important to humans not only because they provide commodities such as food, feed and raw materials, but increasingly because they can be used ...

Procedure and Key Optimization Strategies for an Automated Capillary Electrophoretic-based Immunoassay Method

New technologies that utilize capillary-based immunoassays promise faster and more quantitative protein assessment compared to traditional immunoassays. However, similar to other antibody-based protein assays, optimization of capillary-based immunoassay parameters, such as protein concentration, antibody dilution, and exposure time is an important prerequisite to the generation of meaningful and reliable data. Measurements must fall within the linear range of the assay where changes in signal are directly proportional to changes in lysate concentration. The process of choosing appropriate lysate concentrations, antibody dilutions, and exposure times in the human bronchial epithelial cell line, BEAS-2B, is demonstrated here. Assay linearity is shown over a range of whole cell extract protein concentrations with p53 and &#945;-tubulin antibodies. An example of signal burnout is seen at the highest concentrations with long exposure times, and an &#945;-tubulin antibody dilution curve is shown demonstrating saturation. In addition, example experimental results are reported for doxorubicin-treated cells using optimized parameters.

A capillary-based immunoassay using a commercial platform to measure target proteins from total protein preparations is demonstrated. In addition, assay parameters of exposure time, protein concentration, and antibody dilution are optimized for a cell culture model system.

Verfahren und wichtige Optimierungsstrategien für eine automatisierte Kapillar elektrophoretischen basierende Immunoassay-Methode

New technologies that utilize capillary-based immunoassays promise faster and more quantitative protein assessment compared to traditional immunoassays. ...

A Semiautomated ChIP-Seq Procedure for Large-scale Epigenetic Studies

Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing (ChIP-Seq) is a powerful and widely used approach to profile chromatin DNA associated with specific histone modifications, such as H3K27ac, to help identify cis-regulatory DNA elements. The manual process to complete a ChIP-Seq is labor intensive, technically challenging, and often requires large-cell numbers (&#62;100,000 cells). The method described here helps to overcome those challenges. A complete semiautomated, microscaled H3K27ac ChIP-Seq procedure including cell fixation, chromatin shearing, immunoprecipitation, and sequencing library preparation, for batch of 48 samples for cell number inputs less than 100,000 cells is described in detail. The semiautonomous platform reduces technical variability, improves signal-to-noise ratios, and drastically reduces labor. The system can thereby reduce costs by allowing for reduced reaction volumes, limiting the number of expensive reagents such as enzymes, magnetic beads, antibodies, and hands-on time required. These improvements to the ChIP-Seq method suit perfectly for large-scale epigenetic studies of clinical samples with limited cell numbers in a highly reproducible manner.

This paper describes a semiautomated, microscaled ChIP-Seq protocol of DNA regions associated with a specific histone modification (H3K27ac) using a ChIP liquid-handler platform, followed by library preparation using tagmentation. The procedure includes control assessment for quality and quantity purposes and can be adopted to other histone modifications or transcription factors.

Ein halbautomatisches ChIP-Seq-Verfahren für groß angelegte epigenetische Studien

Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing (ChIP-Seq) is a powerful and widely used approach to profile chromatin DNA associated with specific ...

Verbesserung des Überlebens und der Entwicklung von Weißbüschelaffen durch Handaufzucht

Hand-Rearing Method for Infant Marmosets

The common marmoset (Callithrix jacchus) is a small and highly social New World monkey with high reproduction rates, which has been proven to be a compelling non-human primate model for biomedical and neuroscience research. Some females give birth to triplets; however, the parents cannot raise all of them. To save these infants, we have developed a hand-rearing method for raising newborn marmosets. In this protocol, we describe the formula of the food, the time for feeding, the configuration of the temperature and humidity, as well as the adaptation of the hand-reared infants to the colony environment. This hand-rearing method significantly increases the survival rate of marmoset infants (without hand-rearing: 45%; with hand-rearing: 86%) and provides the opportunity to study the development of marmoset infants with similar genetic backgrounds raised in different postnatal environments. As the method is practical and easy to use, we anticipate that it could also be applied to other labs working with common marmosets.

Autor im Rampenlicht: Weißbüschelaffenforschung - Umfang und Herausforderungen 

Here, we describe a hand-rearing method for raising infant marmosets in an animal incubator. This method greatly increases the survival rate of marmoset infants, which provides the opportunity to study the development of marmoset infants with similar genetic backgrounds raised in different postnatal environments.