Die Autoren danken Maria Monton, Julie Lebert, Jessamyn Kleine, Xin Ge und Laura Lautens für die Unterstützung bei der Entwicklung von Protein-Microarrays. Die Autoren danken dem Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) für die Finanzierung dieser Arbeit. Die Autoren danken auch dem Canada Foundation for Innovation und dem Ontario Innovation Trust für die Unterstützung dieser Arbeit. JDB hält den Canada Research Chair in Bioanalytik und Biointerfaces.

<ol>
	<li>Schena, M. M., Shalon, D. D., Davis, R. W. R., Brown, P. O. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+monitoring+of+gene+expression+patterns+with+a+complementary+DNA+microarray.">Quantitative monitoring of gene expression patterns with a complementary DNA microarray.</a> Science (New York, N.Y.). 270 (5235), 467-470 (1995).</li><li>MacBeath, G., Schreiber, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printing+proteins+as+microarrays+for+high-throughput+function+determination.">Printing proteins as microarrays for high-throughput function determination.</a> Science (New York, N.Y.). 289 (5485), 1760-1763 (2000).</li><li>Zhu, H. H., Bilgin, M. 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D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+sol-gel+formulations+and+surface+treatments+for+the+development+of+pin-printed+protein+microarrays.">Optimization of sol-gel formulations and surface treatments for the development of pin-printed protein microarrays.</a> Chemistry of Materials. 15 (9), 1803-1811 (2003).</li><li>Gill, I., Ballesteros, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+biologicals+within+silicate,+siloxane,+and+hybrid+sol-gel+polymers:+An+efficient+and+generic+approach.">Encapsulation of biologicals within silicate, siloxane, and hybrid sol-gel polymers: An efficient and generic approach.</a> Journal of the American Chemical Society. 120 (34), 8587-8598 (1998).</li><li>Brook, M. 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B., Brinker, C. J., Gupta, A. K., Singh, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+Sol-Gel+Process+for+Protein+Encapsulation.">Aqueous Sol-Gel Process for Protein Encapsulation.</a> Chemistry of Materials. 12 (8), 2434-2441 (2000).</li></ol>

Wir haben nichts zu offenbaren.

Die Methodik hier beschrieben wurde als die am besten geeignete für die Identifizierung druckbare Sol-Gel-Materialien abgeleitet mit einem Kontakt Drucker ausgewählt, wodurch ein zeit-und kostengünstige Verfahren zur schnellen Identifizierung optimalen Materialien, ohne eine große Zahl von Materialien zu screenen. Von den insgesamt 20.000 ~ potenziellen Materialien, war es möglich, ~ 200 Materialien, die für den Druck auf der Grundlage Gelierdauer allein waren zu identifizieren. Diese deutlich die Anzahl der benötigten Materialien, um für nachfolgende Druckversuche hergestellt werden reduziert. Diese bedruckbaren Materialien wurden dann auf 4 Gleitflächen für insgesamt 768 Material-Gleitpaarungen gedruckt. Im Durchschnitt können 50 Punkte / Replikate von einem Material in ~ 3 min, einschließlich Probenbeladung, Spot Abscheidung und Reinigung Stift gedruckt werden. Von diesen 155 Materialien oder etwa 20%, für den Druck der maximalen Anzahl von Punkten pro Lösungsaufnahme erlaubt und reproduzierbar hergestellt Punktgrößen. Es sollte angemerkt werden, dass der 4 slide Oberflächen getestet, gedruckte Materialien besser in der Reihenfolge: Amin&gt; Epoxidharz&gt; Aldehyd&gt; PMMA, PMMA Folien nicht produzieren nützliche Arrays für alle Materialien. Dies war wahrscheinlich auf die Polarität der Oberflächenbeschichtung zugeschrieben. Vergleichen der genannten Gleitflächen wurden das polarere Amin und Epoxid besser für die wässrigen Sole im Vergleich zu den PMMA Folien geeignet. Außerdem der getesteten Oberflächen bieten die Amin-beschichtete Objektträger ein Potential positiv geladenen Oberfläche der abgeschiedenen anionischen Sol zu binden. Wir vermuten, dass die Nanopartikel Siliciumdioxid an der Grenzfläche zwischen dem Schieber und das Sol auf der Oberfläche interagieren. Sowohl die Epoxy-und die Aldehyd Gleitflächen fehlt die gleiche anfängliche Lade-Interaktion. Um eine optimale Ort Abscheidung zu gewährleisten ist es sehr empfehlenswert, um pre-beschichtete Objektträger von einem Anbieter wie Arrayit verwenden. In-house Beschichtung erzeugt inkonsistente Flächen, die zu schlechter Reproduzierbarkeit Spot 13 ​​und führen, in einigen Fällen kann eine Quantifizierung prob führenbleme. 18. Von gleicher Bedeutung, Einfluss auf Temperatur und Luftfeuchtigkeit die &quot;Bedruckbarkeit&quot; der Materialien. Während keine detaillierten Studien zu den Auswirkungen im Zusammenhang mit Temperatur durchgeführt wurden, wurde das Drucken immer bei Raumtemperatur (23 ± 3 ° C). Feuchtigkeit (mehr als 80%) wurde auch in der Kammer Druck gesteuert wird, um unregelmäßige Form Ablagerung aufgrund der geringen Volumina Abscheidung (0,7-2,3 nl) und eine Verdampfung zu verhindern. Während das Material Bildschirm wurde zur Identifizierung optimaler Sol-Gel-abgeleitete Materialien, die speziell zum Drucken von AChE und Kinasen, eine kleine Reihe von Materialien identifiziert, die für beide Proteine ​​gearbeitet geführt. Tatsächlich wurden beide Materialien, die für die Kinase-Mikroarray Herstellung identifiziert wurden SS + PVA + Basis Glycerin, und beide Materialien wurden in den 26 Materialien für AChE Microarrays ausgewählt identifiziert. Diese &quot;optimal&quot; Materialien können eine generische Ausgangspunkt für die Entwicklung weiterer prote bietenin-dotierten Sol-Gel-basierten Microarrays und kleine Bildschirme um diesen Zusammensetzungen zentriert identifizieren können noch bessere Werkstoffe für Microarray-Herstellung. Ein zweiter Punkt ist die Bedeutung des Enzyms verwendet. Im Falle von AChE (a ziemlich robust Enzym), gehalten 26 (oder etwa 40%) der ursprünglichen 66 Materialien als Assay-kompatibel identifiziert die Aktivität des eingeschlossenen AChE. Doch für die zarteren Kinasen, waren nur 2 der 69 Test-kompatiblen Zusammensetzungen oder rund 3% der Materialien in der Lage, die Aktivität aller Kinasen zu behalten. Während eine ausreichende Zahl von verschiedenen Enzymen nicht studiert haben, um schlüssige Aussagen zu machen, scheint es, dass die Optimierung Arrayherstellung mit relativ instabil Enzyme können zur Identifizierung der Materialien, die eine breite Palette von Proteinen an mutliplexed Microarray Herstellung erlauben einzufangen führen kann. Unabhängig von der gewählten Proteins wurde die große cut-off Faktor zur Identifizierung bedruckbaren Materialien die Notwendigkeit für eine langeMaterial Gelierzeiten (&gt; 2,5 h). Bei der Entwicklung SS Sol-Gel-Materialien, ist es sehr wichtig, um sicherzustellen, dass nach Ionenaustausch und Filtration wurde das Sol bei etwa pH 4 ist. Sols mit einem geringeren anfänglichen pH-Wert kann in Materialien mit einer geringeren als den neutralen pH-Wert, die Enzymaktivität beeinflussen können. 19 Einstellen der Menge an Dowex (Ionenaustauscher) zu SS kann die endgültige pH des Sol verändern führen. Wenn eine neue Charge des Harzes wird das Verhältnis von Harz zu SS muss so eingestellt werden, dass Sole bei etwa pH 4 nach dem Verfahren in Abschnitt 2 des Protokolls zu produzieren. Ebenso ist die Herstellung von kristallinen DGS oft eine Fehlerquelle mit Materialversagen verbunden, wenn mit DGS based Sole für das Biomolekül Einschluss. Obwohl hier nicht im Detail angegeben, muss große Sorgfalt, um während der Synthese des kristallinen DGS, insbesondere die Notwendigkeit, die Anwesenheit von Wasser während der Synthese zu vermeiden, die polyglycerated Siliciumdioxid produzieren kann entnommen werdentes statt monomere DGS. Auch aufgrund der hygroskopischen Natur der DGS, muss die kristalline Probe zu speichernden ausgetrocknet werden und innerhalb von 6 Monaten nach der Synthese. Kristalline DGS älter als 6 Monate nicht vollständig auflösen (wegen teilweise kondensierten Polyglyceryl Silikat-Material), auch mit Ultraschall in einer sauren Umgebung. Unvollständige DGS Auflösung produziert Solen mit unbekannten und unkontrollierbaren Silica-Anteil und damit weniger robusten Materialien. Ein wichtiger Punkt bei Kontaktdruck beachten ist die Qualität der Stifte. Beschädigte oder misshandelt Stifte (Abbildung 9) wird nie reproduzierbar Arrays unabhängig von dem Material gedruckt wird. Es wird empfohlen, um den Stift mit einem Qualitäts-Check Dissektionsmikroskop um sicherzustellen, gebrochen oder verstopft Stifte nicht verwendet werden. Sorgfältige Behandlung garantiert eine lange Lebensdauer für die Stifte. Freie Bewegung des Stifts ist ebenfalls wichtig. In Fällen, in denen Feuchtigkeit in dem Druckkopf zwischen dem Kopf und der Stift der Stift eingeschlossen ist,er wird dann nicht vollständig und somit nicht guten Kontakt mit der Oberfläche, was zu einem Mangel der Abscheidung von Material. Zusammenfassend haben wir einen detaillierten, mehrstufigen Screening-Ansatz für die Entwicklung von High-Density-Protein-dotierten pin gedruckten Microarrays zur Verfügung gestellt. Das Screening beinhaltet die Optimierung der Materialeigenschaften (Gelierdauer und Bedruckbarkeit), damit Druck von Materialien, um mehr konzentriert Screening gefolgt, um Materialien, die mit einem gegebenen Assay und in der Lage, um die Enzymaktivität zu behalten sind zu identifizieren. Diese geführte Material Screening-Ansatz können zusätzliche Microarray-Formate angewendet werden, um Zeit und Kosten mit der Herstellung von effizienten High-Density-Microarrays zu reduzieren.

Microarrays haben Popularität innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft als eine Methode zur Steigerung der Durchsatz Assay gewonnen. Da die Entwicklung der Microarray-Technologie, um die Genexpression 1 in der Mitte der 1990er Jahre zu bewerten, haben Microarrays Einsatz in der Entwicklung von High-Throughput-Assays gefunden, um Protein-Protein-und Protein-Interaktionen kleines Molekül zu identifizieren und neue Materialien mit einzigartigen Eigenschaften zu finden. 2-5 In jüngerer Zeit wurden Mikroarrays, wobei bestimmte Materialien verwendet werden, um funktionelle Proteine ​​zu immobilisieren, wodurch ein dreidimensionales Mikroarrayelement in denen Proteine ​​eingeschlossen entwickelt, das einfache Messung der enzymatischen Aktivität und Hemmung auf dem Microarray selbst mit einem geeigneten Fluoreszenz Assay, der auf das Substrat Umsatz gekoppelt ist. 5-10 Wichtig ist, dass solche Mikroarrays entwickelt, um alle notwendigen Komponenten, um Bildschirm Proben und Kontrollen gehören zusammen in einem sehr parallel Mode werden. 5,8 &lt;/ P&gt; Frühe Beispiele von Protein-Microarrays wurden typischerweise unter Verwendung von Standard-Verfahren für die Immobilisierung von Proteinen an feste Träger, wie eine kovalente Bindung, erfassen 11 Affinität 3 und physikalische Adsorption. 12 Während diese Verfahren von Bio-Immobilisierung erhöht Probenkonzentration und beschleunigte Kinetik erforderlich für erlauben Assay Miniaturisierung, leiden sie jeweils Nachteile. Im Allgemeinen führen alle eine Reduktion der nativen Biomolekül Funktionalität durch chemische Modifikation der Oberfläche, erschwerter Zugang zum aktiven Zentren oder unsachgemäße Ausrichtung durch unspezifische Immobilisierung. So sind alle Methoden führen zu geringeren Empfindlichkeit des Assays trotz einer Steigerung der Abscheidung Biomolekül, eine Antwort, die wahrscheinlich entsteht durch die Notwendigkeit, künstlich binden Biomolekülen an einer Oberfläche. Eine aufstrebende Ansatz für die Herstellung von funktionellen Biomolekülen Microarrays ist durch den Stift-Druck von Protein-dotiertenKieselsole auf festen Trägern, die in der Regel entweder funktionalisierte Glasplättchen oder einzelnen Vertiefungen von Mikrotiterplatten. Das Sol-Gel-Prozess selbst erfolgt in einer wässrigen Umgebung bei Raumtemperatur, und es ist die flüssige Vorstufe, die gedruckt und dann Gele zum Einschluss von Biomolekülen in der 3D-Matrix, was eine hohe Eiweissbelastung 13 sowie Einschluss von mehreren Komponenten in gleich Mikroarrayelement. 13,14 Tailoring des Sol-Gel-abgeleitete Material durch sorgfältige Auswahl der verschiedenen Silikavorstufen durchgeführt werden, sowie durch die Veränderung der wässrigen Komponente durch die Verwendung von verschiedenen Puffern (pH, Ionenstärke) und Aufnahme verschiedene Zusätze (Polymere, kleine Moleküle), um einen optimalen Materialfluss zu erreichen, hängt die spezifische Natur von denen auf dem Biomolekül, das eingeschlossen ist. 10 Eine mögliche Einschränkung mit den Entwicklungsländern Sol-Gel abgeleiteten Protein-Microarrays über Pin-Druck verbunden ist,die Notwendigkeit, die Sol-Gel-basierte Verbundwerkstoffe, die ohne Geliermittel in den Stift gedruckt werden können oder unerwünschte Eigenschaften zeigen (nicht reproduzierbar Messfelder, Rissbildung, schlechte Haftung, Inkompatibilität mit Assay-Komponenten, schlechte Protein-Aktivität) einmal auf eine Oberfläche gedruckt identifizieren. 5 Gleichzeitige Optimierung all dieser Parameter schließt einen Ansatz, bei de novo Materialien ausgelegt werden kann, oder untersucht langsam in serieller Weise. Auf der anderen Seite ist Zufalls-Screening von mehreren tausend oder zehntausend Materialien weder zeitlich noch kostengünstiger. In diesem Artikel beschreiben wir ein direktes Screening Ansatz, der die schnelle Identifizierung von geeigneten Materialien können für die Herstellung von Protein-Arrays, ohne dass nach dem Zufallsprinzip Screening einer großen Anzahl von Materialien. Mit einer geführten Ansatz werden Materialien, die für Microarray Druck zunächst identifiziert, gefolgt von einer Reihe von kleinen Bildschirme zu identifizieren optimale Sol-Gel-abgeleitete Materialienal-Kombinationen, die reproduzierbar gedruckt werden, ohne zu reißen und sind kompatibel mit einer gegebenen Assay. Schließlich werden optimale Materialien basierend auf Beibehaltung der Enzymaktivität und Leistung in einem abschließenden kleinen Molekülen Screening-Assay identifiziert. Auf diese Weise kann eine optimale Materialien aus vielen tausend Kandidaten mit nur ein paar hundert Schritte Assay identifiziert werden. Wir zeigen, diesen Ansatz für die Herstellung von sowohl hoher Dichte Acetylcholinesterase und Multi-Kinase-Microarrays und die Verwendung solcher Microarrays für kleine Molekül-Screening.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagent/Material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(vinyl alcohol) (PVA)</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>360627</td>
			<td>80% hydrolozyed, Mw 600</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene glycol 600 (PEG)</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>87333</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylenimine (PEI)</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>482595</td>
			<td>50% (w/w) solution in water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carboxyethylsilanetriol (Si-COOH)</td>
			<td>Gelest, Inc.</td>
			<td>SIC2263.0</td>
			<td>25% in water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-(3-triethoxysilylpropyl) gluconamide(GLS)</td>
			<td>Gelest, Inc.</td>
			<td>SIT8189.0</td>
			<td>50% in ethanol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bis[(3-methyldimethoxysilyl)propyl]polypropylene oxide (MDSPPO)</td>
			<td>Gelest, Inc.</td>
			<td>SIB1660.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methyltrimethoxysilane (MTMS)</td>
			<td>Gelest, Inc.</td>
			<td>SIM6560.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bis(triethoxysiyly)ethane (Bis-TEOS)</td>
			<td>Gelest, Inc.</td>
			<td>SIB1817.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)</td>
			<td>Gelest, Inc.</td>
			<td>SIA0610.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>49767</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-Sorbitol</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>240850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-(+)-Trehalose dihydrate</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>T9531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>X-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N&#949;-Acetyl-L-lysine</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>A4021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris(hydroxymethyl)aminomethane</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>154563</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>H3375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide, 1.0 N</td>
			<td>LabChem Inc.</td>
			<td>LC24350-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric Acid, 1.0 N/0.1 N</td>
			<td>LabChem Inc.</td>
			<td>LC15300-2/LC152220-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>M8266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diglycerolsilane (DGS)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Prepared in laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium silicate solution</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SS338-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dowex 50WX8-100 ion exchance resin</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>217492</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetylthiocholine iodide</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>1480</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetylcholinesterase from Electrophorus electricus (electric eel)</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>C2888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BODIPY FL L-Cystine</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>B-20340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pro-Q Diamond Phosphoprotein/Phosphopeptide Microarray Stain Kit</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P33706</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adenosine 5&#39;triphosphate disodium salt (ATP) solution</td>
			<td>Sigma-Alderich</td>
			<td>A6559</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MAP Kinase 2 (MAPK2)</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>454850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p38&#945;/SAPK2a (T106M), active</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>14-687M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epidermal growth factor (EGFR)</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td></td>
			<td>Donated by Millipore</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycogen synthase kinase 3&#946; (GSK-3&#946;)</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>14-306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Myelin basic protein (MBP)</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td></td>
			<td>Substrate for MAPK2 and p38&#945;, Donated by Millipore</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GSM</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>12-533</td>
			<td>Substrate for GSK-3&#946;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-glu-tyr polypeptide p(E4Y)</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>12-440</td>
			<td>Substrate for EGFR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stealth pin</td>
			<td>ArrayIt</td>
			<td>SMP3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stealth pin</td>
			<td>ArrayIt</td>
			<td>SMP7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amine coated slides</td>
			<td>ArrayIt</td>
			<td>SMM2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aldehyde coated slides</td>
			<td>ArrayIt</td>
			<td>SMA2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Exposy coated slides</td>
			<td>ArrayIt</td>
			<td>SME2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(methylmethacrylate) (PMMA) coated slides</td>
			<td>Exakt Technologies Inc.</td>
			<td>41500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.2-&#956;m syringe filter</td>
			<td>PALL Life Sciences</td>
			<td>4612</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Virtek Contact Printer</td>
			<td>BioRad</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Novaray Fluorescence Slide Imager</td>
			<td>Alpha Innotech Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desktop microarray centrifuge</td>
			<td>ArrayIt</td>
			<td>MHC110V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MilliQ Synthesis A10</td>
			<td>Millipore</td>
			<td></td>
			<td>Used to filter all water required for experiments</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a guided materials screening approach for developing quantitative sol-gel derived protein microarrays

Microarrays haben den Einsatz in der Entwicklung von High-Throughput-Assays für neue Materialien und Entdeckung von niedermolekularen Leitstrukturen gefunden. Hier beschreiben wir eine geführte Material-Screening Ansatz zur Sol-Gel-basierten Materialien, die zur Herstellung von dreidimensionalen Protein-Microarrays zu identifizieren. Der Ansatz identifiziert zunächst Materialien, die als Microarrays gedruckt werden können, schränkt die Anzahl von Materialien durch diejenigen zu identifizieren, die mit einem bestimmten Enzym-Assay sind, und dann schärft in der optimalen Materialien basierend auf Beibehaltung der maximalen Enzymaktivität. Dieser Ansatz wird angewendet, um Microarrays geeignet für zwei verschiedene Enzym-Assays, eine mit Acetylcholinesterase und die andere mit einem Satz von vier zentralen Kinasen bei Krebs eine Rolle zu entwickeln. In jedem Fall war es möglich, die für die quantitative Mikroarrays niedermolekulare Screening-Assays und Produktion von Dosis-abhängigen Inhibitor-Wirkungs-Kurven verwendet werden könnten, zu erzeugen. Wichtig ist, dass die Fähigkeit zu screenen viele Kumpelstoffe produziert Informationen über die Arten von Materialien, die am besten geeignet sowohl Microarray Produktion und Speicherung von Enzymaktivität. Die Materialien Daten geben einen Einblick in Grundmaterial Anforderungen für optimale Anpassung, High-Density-Sol-Gel-abgeleiteten Microarrays.

Durch die Durchführung einer geführten Faktor für das Material-Bildschirm, konnten wir die Anzahl der getesteten Materialien von ~ 20.000 bis ein paar hundert, die Gelierzeiten geeignet für den Druck hatte minimieren. Durch die Anwendung eines strengen Richtlinien erfordern Material Gelbildungszeit von 2,5 Stunden oder mehr, wurden Materialien, die die Druckstiften verstopfen oder produzieren nicht reproduzierbaren Arrays nie gedruckt. Die bedruckbaren Materialien identifiziert, um eine ausreichende (&gt; 2,5 h) Gelierzeiten haben wurden auf 4 verschiedenen funktionalisierten Glasträger Oberflächen gedruckt. Um als &quot;druckbaren&quot; zu werden, musste die maximale Anzahl von Punkten pro Aufnahme Volumen des Stiftes zu bedruckenden (SMP3 = 200) werden. Spots wurden auch für Spotmorphologie bewertet, um sicherzustellen, dass keine Rissbildung oder unerwünschte Phasentrennung eingetreten mit einfachen Hellfeld, wie in 2 gezeigt. Von diesem Stadium identifiziert bedruckbaren Materialien wurden Microarrays mit AChE produziert undKinasen in die gepufferte wässrige Komponente eingearbeitet. Materialien, die mit dem Assay-Verfahren (einschließlich der möglichen Überdruck und Waschen oder Färben Stufen) waren, wurden durch Beobachtung Beibehaltung der Mikroarray Spots (keine Rissbildung, Verlust von Flecken oder ungewöhnliche Fluoreszenzmuster) und eine positive Kontrolle (PC) Negativkontrolle (NC identifiziert ) von größer als 1, da durch Bild beobachtet. Da es sich um etwa 50% der Materialien, eine größere PC / NC-Verhältnis von 3 wurde verwendet, um optimale Materialien unter Beibehaltung der Protein-Aktivität definieren. Durch diese Methode ist, zeigen 26 Sol-Gel-abgeleiteten Materialien, die AChE und 2 enthaltenden Materialien Kinasen zufrieden die&gt; 3 PC / NC Kriterien. Abbildung 3 und Abbildung 4 eine grafische Aufschlüsselung der 5 geführte Material angezeigten Schritte zur Identifizierung der optimalen AChE und Kinase Mikroarrays sind. Die Assays können auch durch die Erzeugung eines Z &#39;Ergebnis überprüft werden. 17 </sup&gt; Dies geschah mit dem Material, das die höchste PC / NC Verhältnis hergestellt. Abbildung 5 zeigt die Z &#39;Grundstück durch den Vergleich des Signals von 200 Punkten, 100 PC und 100 NC nach Überdrucken die Indikator-Farbstoff und Substrat auf der AChE Array erzeugt wird, erhalten. Der Schmerz und die Kinase Arrays führte in den jeweiligen Z &#39;Noten von 0,60 und 0,67, was auf eine ausgezeichnete Test. Es sollte jedoch beachtet werden, dass vor dem Assay-Validierung, on-Array Enzym, Farbstoff, Substrat und Cofaktor Konzentrationen durch Überdrucken einen Bereich von Konzentrationen der einzelnen Komponenten und Auswählen der Konzentration, die die höchste Signalqualität produziert optimiert werden, wie ausführlich an anderer Stelle beschrieben werden musste . 5 Um die Tests zu validieren, wurden quantitative Hemmung erhaltenen Daten mit bekannten und unbekannten AChE-Inhibitoren, wobei die Ergebnisse in doppelte durchgeführt und verwendet, um doppelte Grundstücke (6A) und Hemmkurven (6B und 6C) zu erzeugen. &lt;strong&gt; Spots wurden zunächst mit Mischungen von bekannten biologisch aktiven niedermolekularen Inhibitoren dann mit Farbstoff und Substrat überdruckt und Kontrolle Mischungen, die entweder bekannt oder Inhibitoren keinen Inhibitor enthalten waren. Doppelte Parzellen wurden erzeugt, um die Enzymaktivität zu beurteilen, und beliebige Mischungen, die in weniger als 25% Enzymaktivität führte wurden als positiv für die Hemmung. Einzelne Verbindungen aus solchen Mischungen wurden dann in zweifacher Ausfertigung an die spezifische kleines Molekül (en), die für die Hemmung identifizieren getestet. Einmal identifiziert, diese kleinen Moleküle wurden verwendet, um quantitative Hemmkurven generieren IC 50-Werte und Hemmkonstanten bestimmen. Ähnliche qualitative Ergebnisse wurden mit dem Multi-Kinase-Array mit einer gemeinsamen Kinase-Inhibitor, Staurosporin. 7A und 7B zeigen die Microarray-Bild und zeigen, dass die Signalintensitäten nach Überdrucken und Färben der multikinase(- ATP), Positivkontrolle (+ ATP) und bekannter Inhibitor (+ ATP + inh) Anordnung wie für eine negative Kontrolle erwartet. Um die Fähigkeit zur Hemmung quantitative Daten aus den Microarrays erhalten zu demonstrieren, wurde eine konzentrationsabhängige Hemmung Assay für eine Kinase durchgeführt. Wie in den 8A und 8B gezeigt, nimmt Signalintensität Inhibitorkonzentration zu, und die Reaktion folgt der erwarteten Konzentration Hemmung Kurve für die p38α/MBP Kinase / Substrat-System. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig1.jpg" /> Abbildung 1. Allgemeines Schema für die geführte Materialien Screening-Ansatz. Jeder Block stellt einen Schritt auf dem Bildschirm in der angegebenen Reihenfolge. Die Zahlen auf der linken Seite stellen die Anzahl von Materialien für die Analyse vorbereitet. Mit einem Gelierdauer größer als 2,5 h (Materialien mit Gelierzeiten weniger als 2,5 h are, die durch die durchgestrichen), wird die Anzahl der Materialien, die jede Stufe weitergegeben und vorgetragen während der Material-Bildschirm durch die Zahl auf der rechten Seite angegeben. * Für Materialien mit weniger als optimale Phasentrennung. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig2.jpg" /> Abbildung 2. Optische Bilder mit verschiedenen Störungsarten Materialien an der Bedruckbarkeit Schritt des Bildschirms. Ein Bild von einem &quot;guten&quot; Material (zweite Reihe, dritte Spalte) wird ebenfalls zum Vergleich gezeigt. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 8, Copyright 2013 American Chemical Society. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig3.jpg" /> Abbildung 3. Ein gerichteter Material Screening-Ansatz für die Identifizierung der optimalen Materialien für die Herstellung von Sol-Gel-abgeleiteten AChE Microarrays. Dauerwelle mit Nachdruckission von Referenz 5, Copyright 2013 American Chemical Society. <img alt="Fig. 4" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig4.jpg" /> Abbildung 4. Ein gerichteter Materialien Screening-Ansatz für die Identifizierung der optimalen Materialien für die Herstellung von Sol-Gel-abgeleiteten Kinase-Microarrays. Mit Genehmigung aus Lit. 8, Copyright 2013 American Chemical Society Nachdruck. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig5.jpg" /> Abbildung 5. (A) Ein Teil der AChE Microarray zeigt HC (hellgrün) und LC (hellgrün) Spots (ein schwarz-grün-Palette wurde als Pseudocolor für die Klarheit der Präsentation angewendet), (B) eine vergrößerte Ansicht der boxed Bereich zu markieren Ort Morphologie und Ausrichtung;. und (c) eine Z &#39;plot durchgezogenen Linien zeigen den Mittelwert der<html> repliziert, während gestrichelte Linien zu 3SD entsprechen. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 5, Copyright 2013 American Chemical Society. <img alt="Abbildung 6" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig6.jpg" /> Abbildung 6. (A) Duplizieren Grundstück für on-Array-Screening von synthetischen Analoga von Amaryllidaceae Alkaloide; (B) IC 50 Stellplätze der identifizierten potentiellen Inhibitoren als Verbindungen 1 und (C) Verbindung 2, mit Fehlerbalken repräsentieren eine Standardabweichung des Mittelwertes von 25 markiert repliziert. Repräsentative Spots gezeigt werden, um Unterschiede in proportionales Signal Inhibitorkonzentrationen illustrieren. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 5, Copyright 2013 American Chemical Society. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50689/50689fig6large.jpg" target="_blank">Klicke hier, um eine größere Abbildung anzuzeigen</a> . nt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Abbildung 7" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig7.jpg" /> Abbildung 7. On-Array-Assay unter Verwendung von vier Kinasen 1.4SS/1.0PVA zum Mitreißen und gedruckt an ein Amin-derivatisierten Folie. (A) Ein Bild von einem Abschnitt der Mikroarray in denen Punkte mit Kinasen mit ihren jeweiligen Substraten zusammen mit Puffer eingeschlossen wurden überdruckt (NC, obere Reihe), oder Lösungen, die ATP (PC, mittlere Reihe) oder ATP + Staurosporin (untere Reihe). (B) Balkendiagramme Vergleich Signalintensitäten zwischen gesperrt und ungehemmt Reaktionen, nach Abzug der Hintergrund-Signale und Fehlerbalken repräsentieren eine Standardabweichung des Mittelwertes von 25 Wiederholungen. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 8, Copyright 2013 American Chemical Society. <img alt="Fig. 8" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig8.jpg" /> Abbildung 8. Inhibiti. auf Assay auf einem Mikroarray p38a/MBP (A) Sektionen von Mikroarrays, welche repräsentative Punkte overspotted mit variierenden Konzentrationen von Staurosporin, wie angegeben (die Bilder wurden von einer einzigen Abtastung der gleichen Folie erhalten wird; zusammengesetzte Bild wird zur Klarheit gezeigt). (B) 50 IC-Kurve aus den analysierten Array Bilder erzeugt. Die Intensität bei 100 mM erhalten wurde aus allen Bildern subtrahiert, alle anderen Intensitäten wurden durch Einstellen der Intensität bei 10 nM auf einen Wert von 100% der Aktivität erhalten normalisiert. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 8, Copyright 2013 American Chemical Society. <img alt="Abbildung 9" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig9.jpg" /> Abbildung 9. Bilder von mikroskopischen Stealth-Stift für Kontaktstift-Druck mit verschiedenen Unvollkommenheiten verwendet: (A) verstopft ist, (B) gebogen.

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A Guided Materials Screening Approach for Developing Quantitative Sol-gel Derived Protein Microarrays

Eine geführte Material-Screening Ansatz zur Sol-Gel abgeleiteten Protein-Microarrays mit dotierten eine aufstrebende Pin-Druckverfahren der Fertigung entwickeln beschrieben. Diese Methodik wird durch die Entwicklung von Acetylcholinesterase-und Multi-Kinase-Microarrays, die für eine kostengünstige Screening kleiner Moleküle verwendet werden aufgezeigt.

A Guided Materialien Screening-Ansatz für die Entwicklung von Quantitative Sol-Gel-Derived Protein Microarrays

Microarrays have found use in the development of high-throughput assays for new materials and discovery of small-molecule drug leads. Herein we describe a ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

14.0K Aufrufe.  McMaster University.  Eine geführte Material-Screening Ansatz zur Sol-Gel abgeleiteten Protein-Microarrays mit dotierten eine aufstrebende Pin-Druckverfahren der Fertigung entwickeln beschrieben. Diese Methodik wird durch die Entwicklung von Acetylcholinesterase-und Multi-Kinase-Microarrays, die für eine kostengünstige Screening kleiner Moleküle verwendet werden aufgezeigt. 

Serie: A Guided Materials Screening Approach for Developing Quantitative Sol-gel Derived Protein Microarrays

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded synthesis strategy is used in which spherical seeds of CdSe are prepared first using a hot-injection technique. By controlling the crystal structure of the seed to be either wurtzite or zinc-blende, the subsequent hot-injection growth of CdS off of the seed results in either a rod-shaped or tetrapod-shaped nanocrystal, respectively. The phase and morphology of the synthesized nanocrystals are confirmed using X-ray diffraction and transmission electron microscopy, demonstrating that the nanocrystals are phase-pure and have a consistent morphology. The extinction coefficient and quantum yield of the synthesized nanocrystals are calculated using UV-Vis absorption spectroscopy and photoluminescence spectroscopy. The rods and tetrapods exhibit extinction coefficients and quantum yields that are higher than that of the bare seeds. This synthesis demonstrates the precise arrangement of materials that can be achieved at the nanoscale by using a seeded synthetic approach.

A protocol for the seeded synthesis of rod-shaped and tetrapod-shaped multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe is presented.

Gesetzt Synthese von CdSe / CdS-Nanokristalle Rod und Tetrapod

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

Forschung

Chemie

Covalent Binding of BMP-2 on Surfaces Using a Self-assembled Monolayer Approach

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell differentiation into osteoblasts, thus stimulating healing and de novo bone formation. The clinical use of recombinant human BMP-2 (rhBMP-2) in conjunction with scaffolds has raised recent controversies, based on the mode of presentation and the amount to be delivered. The protocol presented here provides a simple and efficient way to deliver BMP-2 for in vitro studies on cells. We describe how to form a self-assembled monolayer consisting of a heterobifunctional linker, and show the subsequent binding step to obtain covalent immobilization of rhBMP-2. With this approach it is possible to achieve a sustained presentation of BMP-2 while maintaining the biological activity of the protein. In fact, the surface immobilization of BMP-2 allows targeted investigations by preventing unspecific adsorption, while reducing the amount of growth factor and, most notably, hindering uncontrolled release from the surface. Both short- and long-term signaling events triggered by BMP-2 are taking place when cells are exposed to surfaces presenting covalently immobilized rhBMP-2, making this approach suitable for in vitro studies on cell responses to BMP-2 stimulation.

We describe a method for accomplishing efficient immobilization of BMP-2 on surfaces. Our approach is based on the formation of a self-assembled monolayer to achieve the covalent binding of BMP-2 via its free amine residues. This method is a useful tool to study signaling at the cell membrane.

Die kovalente Bindung von BMP-2 auf Oberflächen mit einem selbstorganisierten Monoschicht-Ansatz

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell ...

Synthesis and Purification of Iodoaziridines Involving Quantitative Selection of the Optimal Stationary Phase for Chromatography

The highly diastereoselective preparation of cis-N-Ts-iodoaziridines through reaction of diiodomethyllithium with N-Ts aldimines is described. Diiodomethyllithium is prepared by the deprotonation of diiodomethane with LiHMDS, in a THF/diethyl ether mixture, at -78 &#176;C in the dark. These conditions are essential for the stability of the LiCHI2 reagent generated. The subsequent dropwise addition of N-Ts aldimines to the preformed diiodomethyllithium solution affords an amino-diiodide intermediate, which is not isolated. Rapid warming of the reaction mixture to 0 &#176;C promotes cyclization to afford iodoaziridines with exclusive cis-diastereoselectivity. The addition and cyclization stages of the reaction are mediated in one reaction flask by careful temperature control.
Due to the sensitivity of the iodoaziridines to purification, assessment of suitable methods of purification is required. A protocol to assess the stability of sensitive compounds to stationary phases for column chromatography is described. This method is suitable to apply to new iodoaziridines, or other potentially sensitive novel compounds. Consequently this method may find application in range of synthetic projects. The procedure involves firstly the assessment of the reaction yield, prior to purification, by 1H NMR spectroscopy with comparison to an internal standard. Portions of impure product mixture are then exposed to slurries of various stationary phases appropriate for chromatography, in a solvent system suitable as the eluent in flash chromatography. After stirring for 30 min to mimic chromatography, followed by filtering, the samples are analyzed by 1H NMR spectroscopy. Calculated yields for each stationary phase are then compared to that initially obtained from the crude reaction mixture. The results obtained provide a quantitative assessment of the stability of the compound to the different stationary phases; hence the optimal can be selected. The choice of basic alumina, modified to activity IV, as a suitable stationary phase has allowed isolation of certain iodoaziridines in excellent yield and purity.

A protocol for the diastereoselective one-pot preparation of cis-N-Ts-iodoaziridines is described. The generation of diiodomethyllithium, addition to N-Ts aldimines and cyclization of the amino gem-diiodide intermediate to iodoaziridines is demonstrated. Also included is a protocol to rapidly and quantitatively assess the most appropriate stationary phase for purification by chromatography.

Synthese und Reinigung von Iodoaziridines Einbeziehung Quantitative Auswahl der optimalen stationären Phase für die Chromatographie

The highly diastereoselective preparation of cis-N-Ts-iodoaziridines through reaction of diiodomethyllithium with N-Ts aldimines is described. ...

Glycan Node Analysis: A Bottom-up Approach to Glycomics

Synthesized in a non-template-driven process by enzymes called glycosyltransferases, glycans are key players in various significant intra- and extracellular events. Many pathological conditions, notably cancer, affect gene expression, which can in turn deregulate the relative abundance and activity levels of glycoside hydrolase and glycosyltransferase enzymes. Unique aberrant whole glycans resulting from deregulated glycosyltransferase(s) are often present in trace quantities within complex biofluids, making their detection difficult and sometimes stochastic. However, with proper sample preparation, one of the oldest forms of mass spectrometry (gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS) can routinely detect the collection of branch-point and linkage-specific monosaccharides ("glycan nodes") present in complex biofluids. Complementary to traditional top-down glycomics techniques, the approach discussed herein involves the collection and condensation of each constituent glycan node in a sample into a single independent analytical signal, which provides detailed structural and quantitative information about changes to the glycome as a whole and reveals potentially deregulated glycosyltransferases. Improvements to the permethylation and subsequent liquid/liquid extraction stages provided herein enhance reproducibility and overall yield by facilitating minimal exposure of permethylated glycans to alkaline aqueous conditions. Modifications to the acetylation stage further increase the extent of reaction and overall yield. Despite their reproducibility, the overall yields of N-acetylhexosamine (HexNAc) partially permethylated alditol acetates (PMAAs) are shown to be inherently lower than their expected theoretical value relative to hexose PMAAs. Calculating the ratio of the area under the extracted ion chromatogram (XIC) for each individual hexose PMAA (or HexNAc PMAA) to the sum of such XIC areas for all hexoses (or HexNAcs) provides a new normalization method that facilitates relative quantification of individual glycan nodes in a sample. Although presently constrained in terms of its absolute limits of detection, this method expedites the analysis of clinical biofluids and shows considerable promise as a complementary approach to traditional top-down glycomics.

This article presents an enhanced form of a novel bottom-up glycomics technique designed to analyze the pooled compositional profile of glycans in unfractionated biofluids through the chemical breakdown of glycans into their constituent linkage-specific monosaccharides for detection by GC-MS. Potential applications include early detection of cancer and other glycan-affective disorders.

Glycan Knoten Analyse: Ein Bottom-up-Ansatz Glycomics

Synthesized in a non-template-driven process by enzymes called glycosyltransferases, glycans are key players in various significant intra- and ...

Microfluidic Pneumatic Cages: A Novel Approach for In-chip Crystal Trapping, Manipulation and Controlled Chemical Treatment

The precise localization and controlled chemical treatment of structures on a surface are significant challenges for common laboratory technologies. Herein, we introduce a microfluidic-based technology, employing a double-layer microfluidic device, which can trap and localize in situ and ex situ synthesized structures on microfluidic channel surfaces. Crucially, we show how such a device can be used to conduct controlled chemical reactions onto on-chip trapped structures and we demonstrate how the synthetic pathway of a crystalline molecular material and its positioning inside a microfluidic channel can be precisely modified with this technology. This approach provides new opportunities for the controlled assembly of structures on surface and for their subsequent treatment.

Herein, we describe the fabrication and operation of a double-layer microfluidic system made of polydimethylsiloxane (PDMS). We demonstrate the potential of this device for trapping, directing the coordination pathway of a crystalline molecular material and controlling chemical reactions onto on-chip trapped structures.

Mikrofluidik Pneumatische Käfige: Ein neuer Ansatz für In-Chip-Kristall-Trapping, Manipulation und Steuerung chemischer Behandlung

The precise localization and controlled chemical treatment of structures on a surface are significant challenges for common laboratory technologies. ...

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as Ru(II), Pt(II), and Rh(III). The compound, named as a water-soluble metal-organic complex array (WSMOCA), is obtained through 1) the conventional solution-chemistry-based preparation of the corresponding metal complex monomers having a 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc)-protected amino acid moiety and 2) their sequential coupling together with other water-soluble organic building units on the surface-functionalized polymeric resin by following the procedures originally developed for the solid-phase synthesis of polypeptides, with proper modifications. Traces of reactions determined by mass spectrometric analysis at the representative coupling steps in stage 2 confirm the selective construction of a predetermined sequence of metal centers along with the peptide backbone. The WSMOCA cleaved from the resin at the end of stage 2 has a certain level of solubility in aqueous media dependent on the pH value and/or salt content, which is useful for the purification of the compound.

Synthesis of a Water-soluble Metal&amp;#8211;Organic Complex Array

A potential general method for the synthesis of water-soluble multimetallic peptidic arrays containing a predetermined sequence of metal centers is presented.

Synthese eines wasserlöslichen Metall-organische Komplexe Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be covalently and site-specifically linked via their end facets, resulting in polymer-like linear or branched chains. The linking procedure begins with a cation-exchange process in which the end facets of the cadmium chalcogenide NCs are first converted to silver chalcogenide. This is followed by the selective removal of ligands at their surface. This results in cadmium chalcogenide NCs with highly reactive silver chalcogenide end facets that spontaneously fuse upon contact with each other, thereby establishing an interparticle facet-to-facet attachment. Through the judicious choice of precursor concentrations, an extensive network of linked NCs can be produced. Structural characterization of the linked NCs is carried out via low- and high-resolution transmission electron microscopy (TEM), as well as energy-dispersive X-ray spectroscopy, which confirm the presence of silver chalcogenide domains between chains of cadmium chalcogenide NCs.

A protocol detailing how shape-anisotropic colloidal cadmium chalcogenide nanocrystals can be covalently linked via their end facets is presented here.

Facette für Facette Verknüpfung von Form-anisotropen kolloidales Cadmium Chalkogenid Nanostrukturen

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be ...

Chemical Synthesis of Porous Barium Titanate Thin Film and Thermal Stabilization of Ferroelectric Phase by Porosity-Induced Strain

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its well-balanced ferroelectricity, piezoelectricity, and dielectric constant. In addition, BT does not contain any toxic elements. Therefore, it is considered to be an eco-friendly material, which has attracted considerable interest as a replacement for lead zirconate titanate (PZT). However, bulk BT loses its ferroelectricity at approximately 130 &#176;C, thus, it cannot be used at high temperatures. Because of the growing demand for high-temperature ferroelectric materials, it is important to enhance the thermal stability of ferroelectricity in BT. In previous studies, strain originating from the lattice mismatch at hetero-interfaces has been used. However, the sample preparation in this approach requires complicated and expensive physical processes, which are undesirable for practical applications.
In this study, we propose a chemical synthesis of a porous material as an alternative means of introducing strain. We synthesized a porous BT thin film using a surfactant-assisted sol-gel method, in which self-assembled amphipathic surfactant micelles were used as an organic template. Through a series of studies, we clarified that the introduction of pores had a similar effect on distorting the BT crystal lattice, to that of a hetero-interface, leading to the enhancement and stabilization of ferroelectricity. Owing to its simplicity and cost effectiveness, this fabrication process has considerable advantages over conventional methods.

Here, we present a protocol for the synthesis of porous barium titanate (BaTiO3) thin film by a surfactant-assisted sol-gel method, in which self-assembled amphipathic surfactant micelles are used as an organic template.

Chemische Synthese von porösen Barium-Titanat Dünnschicht und thermische Stabilisierung der ferroelektrischen Phase von Porosität-induzierten Belastung

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its ...

Exfoliation and Analysis of Large-area, Air-Sensitive Two-Dimensional Materials

We describe methods for producing and analyzing large, thin flakes of air-sensitive two-dimensional materials. Thin flakes of layered or van der Waals crystals are produced using mechanical exfoliation, in which layers are peeled off a bulk crystal using adhesive tape. This method produces high-quality flakes, but they are often small and can be hard to find, particularly for materials with relatively high cleavage energies such as black phosphorus. By heating the substrate and the tape, two-dimensional material adhesion to the substrate is promoted, and the flake yield can be increased by up to a factor of ten. After exfoliation, it is necessary to image or otherwise analyze these flakes but some two-dimensional materials are sensitive to oxygen or water and will degrade when exposed air. We have designed and tested a hermetic transfer cell to temporarily maintain the inert environment of a glovebox so that air-sensitive flakes can be imaged and analyzed with minimal degradation. The compact design of the transfer cell is such that optical analysis of sensitive materials can be performed outside of a glovebox without specialized equipment or modifications to existing equipment.

A method for exfoliating large thin flakes of air sensitive two-dimensional materials and safely transporting them for analysis outside of a glovebox is presented.

Peeling und Analyse der großflächige, luftempfindlichen zweidimensionale Materialien

We describe methods for producing and analyzing large, thin flakes of air-sensitive two-dimensional materials. Thin flakes of layered or van der Waals ...

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands for in vivo investigations. Within this protocol, a robust and reliable remote-controlled radiosynthesis of [11C]SNAP-7941, an antagonist to the melanin-concentrating hormone receptor 1, is described. The radiosynthesis starts with cyclotron produced [11C]CO2 that is subsequently further reacted via a gas-phase transition to [11C]CH3OTf. Then, this reactive intermediate is introduced to the precursor solution and forms the respective radiotracer. Chemical as well as the radiochemical purity are determined by means of RP-HPLC, routinely implemented in the radiopharmaceutical quality control process. Additionally, the molar activity is calculated as it is a necessity for the following real-time kinetic investigations. Furthermore, [11C]SNAP-7941 is applied to MDCKII-WT and MDCKII-hMDR1 cells for evaluating the impact of P-glycoprotein (P-gp) expression on cell accumulation. For this reason, the P-gp expressing cell line (MDCKII-hMDR1) is either used without or with blocking prior to experiments by means of the P-gp substrate (&#177;)-verapamil and the results are compared to the ones observed for the wildtype cells. The overall experimental approach demonstrates the importance of a precise time-management that is essential for every preclinical and clinical study using PET tracers radiolabelled with short-lived nuclides, such as carbon-11 (half-life: 20 min).

Technical Aspect of the Automated Synthesis and Real-Time Kinetic Evaluation of [11C]SNAP-7941

Here, we represent a protocol for the fully automated radiolabelling of [11C]SNAP-7941 and the analysis of the real-time kinetics of this PET-tracer on P-gp expressing and non-expressing cells.

Technischer Aspekt der automatisierten Synthese und Echtzeit-Kinetik-Evaluierung von [11C]SNAP-7941

Positron emission tomography (PET) is an essential molecular imaging technique providing insights into pathways and using specific targeted radioligands ...