Les auteurs remercient Maria Monton, Julie Lebert, Jessamyn Little, Xin Ge et Laura Lautens de l&#39;aide dans le développement de puces à protéines. Les auteurs remercient également en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) pour le financement de ces travaux. Les auteurs remercient également la Fondation canadienne pour l&#39;innovation et le Fonds d&#39;innovation de l&#39;Ontario pour le soutien de ce travail. JDB titulaire de la Chaire de recherche du Canada en chimie bioanalytique et 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. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+analysis+of+protein+activities+using+proteome+chips.">Global analysis of protein activities using proteome chips.</a> Science (New York, N.Y.). 293 (5537), 2101-2105 (2001).</li><li>Hook, A. L., Chang, C. -. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combinatorial+discovery+of+polymers+resistant+to+bacterial+attachment.">Combinatorial discovery of polymers resistant to bacterial attachment.</a> Nature Biotechnology. , (2012).</li><li>Monton, M. R. N., Lebert, J. M., Little, J. R. L., Nair, J. J., McNulty, J., Brennan, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Sol-Gel-Derived+Acetylcholinesterase+Microarray+for+Nanovolume+Small-Molecule+Screening.">A Sol-Gel-Derived Acetylcholinesterase Microarray for Nanovolume Small-Molecule Screening.</a> Analytical Chemistry. 82 (22), 9365-9373 (2010).</li><li>Cho, E. J., Tao, Z., Tehan, E. C., Bright, F. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multianalyte+pin-printed+biosensor+arrays+based+on+protein-doped+xerogels.">Multianalyte pin-printed biosensor arrays based on protein-doped xerogels.</a> Analytical Chemistry. 74 (24), 6177-6184 (2002).</li><li>Cho, E. J., Tao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tools+to+Rapidly+Produce+and+Screen+Biodegradable+Polymer+and+Sol-Gel-Derived+Xerogel+Formulations.+Applied+Spectroscopy.">Tools to Rapidly Produce and Screen Biodegradable Polymer and Sol-Gel-Derived Xerogel Formulations. Applied Spectroscopy.</a> Society for Applied Spectroscopy. 56 (11), 1385-1389 (2002).</li><li>Ge, X., Lebert, J. M., Monton, M. R. N., Lautens, L. L., Brennan, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+Screening+for+Sol-Gel-Derived+High-Density+Multi-Kinase+Microarrays.">Materials Screening for Sol-Gel-Derived High-Density Multi-Kinase Microarrays.</a> Chemistry of Materials. 23 (16), 3685-3691 (2011).</li><li>Rupcich, N., Green, J. R. A., Brennan, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanovolume+Kinase+Inhibition+Assay+Using+a+Sol-Gel-Derived+Multicomponent+Microarray.">Nanovolume Kinase Inhibition Assay Using a Sol-Gel-Derived Multicomponent Microarray.</a> Analytical Chemistry. 77 (24), 8013-8019 (2005).</li><li>Rupcich, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupled+enzyme+reaction+microarrays+based+on+pin-printing+of+sol-gel+derived+biomaterials.">Coupled enzyme reaction microarrays based on pin-printing of sol-gel derived biomaterials.</a> Analytica Chimica Acta. 500 (1-2), 3-12 (2003).</li><li>MacBeath, G. G., Schreiber, S. L. S. <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>Stillman, B. A. B., Tonkinson, J. L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FAST+slides:+a+novel+surface+for+microarrays.">FAST slides: a novel surface for microarrays.</a> BioTechniques. 29 (3), 630-635 (2000).</li><li>Rupcich, N., Goldstein, A., Brennan, J. 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. A., Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteins+entrapped+in+silica+monoliths+prepared+from+glyceroxysilanes.">Proteins entrapped in silica monoliths prepared from glyceroxysilanes.</a> Journal of Sol-gel Science and Technology. 31 (1), 343-348 (2004).</li><li>Brook, M. A., Chen, Y., Guo, K., Zhang, Z., Brennan, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sugar-modified+silanes:+precursors+for+silica+monoliths.">Sugar-modified silanes: precursors for silica monoliths.</a> Journal of Materials Chemistry. 14 (9), 1469 (2004).</li><li>Zhang, J., Chung, T., Oldenburg, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Simple+Statistical+Parameter+for+Use+in+Evaluation+and+Validation+of+High+Throughput+Screening+Assays.">A Simple Statistical Parameter for Use in Evaluation and Validation of High Throughput Screening Assays.</a> Journal of Biomolecular Screening. 4 (2), 67-73 (1999).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Next+generation+of+protein+microarray+support+materials:+Evaluation+for+protein+and+antibody+microarray+applications.">Next generation of protein microarray support materials: Evaluation for protein and antibody microarray applications.</a> Journal of Chromatography A. , 1-8 (2013).</li><li>Bhatia, R. 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>

Nous n&#39;avons rien à révéler.

La méthodologie décrite ici a été choisi comme le plus approprié pour l&#39;identification imprimables matériaux issus sol-gel avec une imprimante de contact, produisant une fois et procédure rentable pour identifier rapidement les matériaux optimaux sans avoir à filtrer un grand nombre de matériaux. Sur un total de ~ 20.000 matériaux potentiels, il a été possible d&#39;identifier environ 200 documents qui ont été adaptés pour l&#39;impression sur la base du temps de gélification seul. Cela a considérablement réduit le nombre de matériaux nécessaires pour être prêt pour les essais d&#39;impression ultérieurs. Ces matériaux imprimables sont ensuite imprimées sur 4 surfaces de glissement pour un total de 768 combinaisons matériau-diaporamas. En moyenne, 50 points / répétitions d&#39;un matériau peuvent être imprimés en ~ 3 min, y compris le chargement des échantillons, le dépôt au comptant et le nettoyage des broches. Parmi eux, 155 matériaux, soit environ 20%, a permis pour l&#39;impression du nombre maximum de points par l&#39;absorption de la solution et produire tailles de spot reproductibles. Il convient de noter que le 4 slide surfaces testées, les documents imprimés mieux dans l&#39;ordre: amine&gt; époxy&gt; aldéhyde&gt; PMMA, PMMA diapositives n&#39;ont pas produit des tableaux utiles pour toutes les matières. Ceci a été probablement attribuable à la polarité du revêtement de surface. En comparant les surfaces de glissement précitées, l&#39;amine plus polaire et époxy sont mieux adaptés pour les sols aqueux par rapport aux glissières de PMMA. En outre, des surfaces testées, les lames recouvertes amine offrent une surface chargée positivement potentiel pour le dépôt sol anionique à caution. Nous pensons, la silice des nanoparticules à l&#39;interface entre le coulisseau et le sol d&#39;interagir long de la surface. Tant l&#39;époxy et les surfaces de glissement des aldéhydes n&#39;ont pas la même interaction charge initiale basée. Pour assurer un dépôt au comptant optimale, il est fortement recommandé d&#39;utiliser des diapositives pré-enduites d&#39;un fournisseur comme Arrayit. Revêtement interne produit des surfaces incohérentes qui mènent à la mauvaise place reproductibilité 13 et, dans certains cas, peut conduire à des problèmes de quantificationblèmes. 18 de la même importance, la température et l&#39;humidité affectent la &quot;imprimabilité&quot; des matériaux. Bien qu&#39;aucune des études détaillées sur les effets liés à la température ont été effectuées, l&#39;impression est toujours réalisée à température ambiante (23 ± 3 ° C). Humidité (supérieure à 80%) a également été contrôlé à l&#39;intérieur de la chambre d&#39;impression pour empêcher le dépôt de forme irrégulière en raison des faibles volumes de dépôt (0,7-2,3 nl) et de l&#39;évaporation. Lorsque l&#39;écran de matériau a été guidé vers l&#39;identification des matériaux issus sol-gel optimales spécifiquement pour l&#39;impression de l&#39;acétylcholinestérase et les kinases, une petite série de documents ont été identifiés qui ont travaillé pour les deux types de protéines. En effet, à la fois des matériaux qui ont été identifiés pour la kinase microarray fabrication étaient fondées sur SS + PVA + glycérol, et les deux matériaux ont également été identifiés au cours des 26 matériaux choisis pour microarrays mal. Ces matériaux «optimales» peuvent offrir un point de départ générique pour développer protedans dopées puces à base de sol-gel, et les petits écrans centrées autour de ces compositions peuvent identifier encore meilleurs matériaux pour la fabrication de biopuces. Un second point à noter est l&#39;importance de l&#39;enzyme utilisée. Dans le cas de l&#39;acétylcholinestérase (une enzyme plutôt robuste), 26 (soit environ 40%) des 66 matériaux d&#39;origine identifiés comme test compatible conservé l&#39;activité de l&#39;acétylcholinestérase piégé. Toutefois, pour les kinases plus délicates, seulement 2 des compositions dosage compatibles 69, soit environ 3% des matériaux, ont été en mesure de conserver l&#39;activité de tous les kinases. Alors que nombre suffisant de différentes enzymes n&#39;ont pas été étudiées de faire des déclarations concluantes, il semble que la fabrication de la matrice d&#39;optimisation des enzymes relativement instables peuvent mener à l&#39;identification de matériaux qui peuvent piéger un large éventail de protéines pour permettre mutliplexed microarray fabrication. Indépendamment de la protéine choisie, le principal facteur de coupure pour identifier les matériaux imprimables était la nécessité d&#39;une longuetemps de gélification matérielles (&gt; 2,5 h). Lors du développement de matériaux à base de sol-gel SS, il est très important de veiller à ce que, suite à un échange d&#39;ions et filtration, le sol est à un pH d&#39;environ 4. Sols avec un pH initial inférieur peuvent entraîner des matériaux ayant un pH inférieur à la neutralité, ce qui peut affecter l&#39;activité enzymatique. 19 ajustant la quantité de Dowex (résine échangeuse d&#39;ions) de SS peut modifier le pH final du sol. Quand un nouveau lot de la résine est préparé le rapport de la résine de SS doit être ajusté de façon à produire des sols à pH d&#39;environ 4 suivant la procédure de l&#39;article 2 du protocole. De même, la préparation de la DGS cristallin est souvent une source d&#39;erreur associée à l&#39;insuffisance de matériel lors de l&#39;utilisation des sols DGS base pour le piégeage de biomolécules. Bien que n&#39;étant pas signalés ici en détail, un grand soin doit être pris lors de la synthèse de DGS cristallins, en particulier la nécessité d&#39;éviter la présence d&#39;eau au cours de la synthèse, qui peut produire de la silice polyglyceratedtes plutôt que DGS monomères. En outre, en raison de la nature hygroscopique du DGS, l&#39;échantillon cristallin doit être stocké desséché et utilisé dans les 6 mois après la synthèse. DGS cristallines de plus de 6 mois peut ne pas dissoudre complètement (en raison partiellement condensé silicate polyglyceryl) même avec des ultrasons dans un milieu acide. DGS incomplète dissolution produit sols à forte teneur en silice inconnu et incontrôlable et par conséquent, moins de matières solides. Un point important à noter avec tirage par contact, c&#39;est la qualité des broches. Broches endommagées ou mal (figure 9) ne seront jamais produire des réseaux reproductibles indépendants du matériel en cours d&#39;impression. Il est recommandé de vérifier la qualité de l&#39;axe à l&#39;aide d&#39;un microscope à dissection pour assurer cassées ou obstrué ne sont pas utilisés. Une manipulation soigneuse assure une longue durée de vie pour les broches. La libre circulation de l&#39;axe est également important. Dans le cas où l&#39;humidité est piégée dans la tête d&#39;impression entre la tête et la broche, la brochene sera pas le siège correctement et donc ne fera pas un bon contact avec la surface, ce qui entraîne un manque de dépôt de matière. En conclusion, nous avons fourni une approche de dépistage détaillée, plusieurs étapes pour développer protéines dopés puces pin-imprimés à haute densité. Le dépistage implique l&#39;optimisation des propriétés des matériaux (temps de gélification et d&#39;imprimabilité) afin de permettre l&#39;impression de documents, suivi par un dépistage plus ciblé pour identifier les matériaux qui sont compatibles avec un dosage donné et en mesure de conserver l&#39;activité enzymatique. Cette approche de dépistage du matériau guidée peut être appliqué à des formats de puces à ADN supplémentaires pour réduire le temps et les coûts associés à la production efficaces puces à haute densité.

Microarrays ont gagné en popularité au sein de la communauté scientifique comme une méthode pour augmenter le débit de dosage. Depuis le développement de la technologie des microréseaux d&#39;évaluer l&#39;expression des gènes 1 au milieu des années 1990, les puces ont trouvé une utilisation dans le développement de tests à haut débit pour identifier les interactions des molécules protéine-protéine et protéine-petits, et de trouver de nouveaux matériaux aux propriétés uniques. 2-5 Plus récemment, les puces ont été développées dans lequel des matériaux spécifiques sont utilisés pour immobiliser des protéines fonctionnelles, fabrication d&#39;un élément de puces à ADN en trois dimensions à l&#39;intérieur de laquelle les protéines sont piégées, ce qui permet de mesure aisée de l&#39;activité enzymatique et à l&#39;inhibition de la puce elle-même en utilisant une fluorescence approprié analyse qui est couplé au chiffre d&#39;affaires du substrat. 5-10 Surtout, ces puces peuvent être conçus pour inclure tous les éléments nécessaires pour analyser des échantillons et des contrôles ainsi que d&#39;une manière très parallèle. 5,8 &lt;/ P&gt; Les premiers exemples de biopuces de protéines sont généralement préparés en utilisant des procédés standard pour l&#39;immobilisation des protéines sur des supports solides tels que la fixation covalente, 11 affinité capture 3 et l&#39;adsorption physique. 12 Bien que ces procédés de bio-immobilisation permettent une augmentation de la concentration de l&#39;échantillon et de la cinétique de réaction accélérée requis pour miniaturisation d&#39;essai, chacune d&#39;elles présentent des inconvénients. En général, toutes entraîner une diminution de la fonctionnalité native de biomolécules en raison de la modification chimique de la surface, entravé l&#39;accès à des sites actifs, ou l&#39;orientation inadéquate due à l&#39;immobilisation non spécifique. Ainsi, toutes les méthodes conduisent à la sensibilité du dosage inférieur en dépit d&#39;une augmentation des dépôts de biomolécules, une réponse qui se pose probablement en raison de la nécessité de lier artificiellement biomolécules sur une surface. Une nouvelle approche pour la production de puces à biomolécules fonctionnelles à travers pin-impression de protéines dopésols de silice sur des supports solides, qui sont généralement des lames de verre soit fonctionnalisés ou des puits individuels de microplaques. Le procédé sol-gel lui-même a lieu dans un milieu aqueux à la température ambiante, et il est le précurseur liquide qui est imprimée et ensuite les gels de biomolécules de piéger à l&#39;intérieur de la matrice 3D, permettant une haute teneur en protéines de chargement 13, ainsi que le piégeage de composants multiples à l&#39;intérieur de le même élément de microréseau. 13,14 couture du matériau dérivé sol-gel peut être fait par une sélection soigneuse de différents précurseurs de silice, ainsi que par modification de la composante aqueuse grâce à l&#39;utilisation de différents tampons (pH, force ionique), et l&#39;inclusion d&#39; divers additifs (polymères, de petites molécules) afin de réaliser un matériau optimal, la spécificité dépend de la biomolécule qui est piégé. 10 Une limitation potentielle associée à l&#39;élaboration des puces à protéines dérivées sol-gel par pin-impressionla nécessité d&#39;identifier les matériaux composites à base de sol-gel qui peuvent être imprimés sans gélifiant dans l&#39;axe ou présentant des propriétés indésirables (tailles reproductibles sur place, la fissuration, mauvaise adhérence, incompatibilité avec les composants d&#39;analyse, l&#39;activité de protéines pauvres), une fois imprimées sur une surface. 5 simultanée l&#39;optimisation de l&#39;ensemble de ces paramètres exclut une approche dans laquelle les matériaux peuvent être conçus de novo, ou examiné lentement d&#39;une manière sérielle. D&#39;autre part, le dépistage aléatoire de plusieurs milliers ou dizaines de milliers de documents n&#39;est ni le temps, ni rentable. Dans cet article, nous décrivons une approche de dépistage réalisé qui permet l&#39;identification rapide des matériaux appropriés pour la production de puces à protéines, sans la nécessité de dépister de façon aléatoire un grand nombre de matériaux. En utilisant une approche guidée, matériaux appropriés pour l&#39;impression microarray sont d&#39;abord identifiés, suivie par une série d&#39;écrans de petite échelle afin d&#39;identifier optimal sol-gel dérivé matériauxcombinaisons al qui peuvent être imprimées de manière reproductible, sans se fissurer et sont compatibles avec un dosage donné. Enfin, les matériaux optimaux sont identifiés en fonction de la rétention de l&#39;activité enzymatique et la performance dans une épreuve finale de dépistage à petite molécule. De cette façon, les matériaux optimaux peuvent être identifiés à partir de plusieurs milliers de candidats à l&#39;aide de seulement quelques centaines de marches d&#39;essai. Nous démontrons cette approche pour la fabrication de deux acétylcholinestérase haute densité et puces de kinases multiples et l&#39;utilisation de ces puces pour le dépistage à petite molécule.

<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 ont trouvé une utilisation dans le développement de tests à haut débit pour les nouveaux matériaux et la découverte de pistes de médicaments à petites molécules. Ici, nous décrivons une approche de dépistage du matériau guidée pour identifier les matériaux à base de sol-gel qui sont aptes à produire des puces à protéines en trois dimensions. L&#39;approche identifie d&#39;abord les matériaux qui peuvent être imprimés comme des puces, se réduit le nombre de matériaux en identifiant ceux qui sont compatibles avec un dosage de l&#39;enzyme donnée, puis en pierre sur les matériaux optimaux sur la base rétention de l&#39;activité enzymatique maximale. Cette approche est appliquée pour développer des puces pouvant accueillir deux dosages enzymatiques différentes, l&#39;une utilisant l&#39;acétylcholinestérase et l&#39;autre à l&#39;aide d&#39;un ensemble de quatre kinases clés impliquées dans le cancer. Dans chaque cas, il a été possible de produire des puces qui pourraient être utilisés pour des essais de criblage de petites molécules quantitatifs et la production de courbes de réponse inhibiteur dose-dépendants. Surtout, la capacité de dépister beaucoup compagnonrials produites informations sur les types de matériaux qui conviennent le mieux à la fois la production de puces à ADN et la rétention de l&#39;activité enzymatique. Les données sur les matériaux donnent un aperçu des besoins en matériaux de base nécessaires à l&#39;adaptation optimales, puces dérivées sol-gel à haute densité.

En effectuant une analyse factorielle guidée de l&#39;écran de matériel, nous avons réussi à réduire le nombre de matériaux testés à partir de ~ 20.000 à quelques centaines qui a eu temps de gélification appropriés pour l&#39;impression. En appliquant une directive exigeant du temps de gélification du matériau stricte de 2,5 heures ou plus, les matériaux susceptibles d&#39;obstruer les aiguilles d&#39;impression ou de produire des tableaux reproductibles n&#39;ont jamais été imprimé. Les matériaux imprimables identifiés avoir suffisante (&gt; 2,5 h) temps de gélification ont été imprimés sur 4 surfaces de glissement de verre fonctionnalisés différents. Pour être considéré comme &quot;imprimable&quot;, le nombre maximum de points pour un volume d&#39;absorption de la broche a dû être imprimé (SMP3 = 200). Spots ont également été évalués pour la première place morphologie afin de s&#39;assurer qu&#39;aucune séparation de phase fissuration ou indésirables s&#39;était produite en utilisant la microscopie en fond clair simples comme le montre la figure 2. A partir de ce stade de matériaux imprimables identifiés, les puces ont été produites à l&#39;AChE etkinases incorporées dans le composant aqueux tamponné. Les matériaux qui sont compatibles avec la procédure de test (y compris surimpression potentiel et le lavage ou la coloration étapes) ont été identifiés par l&#39;observation de la rétention des taches microarray (pas de fissure, la perte de points ou de motifs de fluorescence inhabituels) et un contrôle positif (PC) à un contrôle négatif (CN ) ratio supérieur à 1, comme observé à travers l&#39;image. Comme il s&#39;agissait d&#39;environ 50% des matières, un ratio de PC / NC plus de 3 a été utilisé pour définir les matériaux optimaux avec maintien de l&#39;activité de la protéine. Grâce à cette méthode, 26 matériaux sol-gel dérivés contenant des matières Ache et 2 contenant des kinases satisfait aux critères&gt; 3 PC / NC. Figures 3 et 4 montrent une répartition graphique des 5 étapes à l&#39;écran matériels guidées pour l&#39;identification de l&#39;acétylcholinestérase et kinase optimale microarrays, respectivement. Les tests pourraient également être validés par la génération de marquer un Z &#39;17. </sup&gt; Cela a été fait en utilisant le matériau qui a produit le rapport PC / NC élevé. Figure 5 montre parcelle Z &#39;obtenue en comparant le signal généré à partir de 200 places, 100 PC et 100 NC après surimpression le colorant indicateur et le substrat sur ​​le tableau AChE. La douleur et les tableaux de kinases ont donné lieu à des scores Z &#39;respectifs de 0,60 et 0,67, indiquant une excellente analyse. Toutefois, il convient de noter que, avant la validation des essais, les concentrations enzyme, un colorant, le substrat et le cofacteur sur-array ont dû être optimisé par surimpression une gamme de concentrations de chaque composant et en sélectionnant la concentration qui produit le signal le plus élevé, comme décrit en détail ailleurs 5. Pour valider les analyses, les données quantitatives d&#39;inhibition ont été obtenus en utilisant des inhibiteurs de l&#39;AChE connus et inconnus, avec des résultats réalisés en double et utilisé pour produire des tracés en double (figure 6A) et les courbes d&#39;inhibition (figures 6B et 6C). &lt;strong&gt; Spots ont d&#39;abord été surchargés avec des mélanges d&#39;inhibiteurs à petite molécule biologiquement actives connues puis avec de la teinture et du substrat, et les mélanges de contrôle contenant soit des inhibiteurs connus ou pas d&#39;inhibiteur ont été inclus. Parcelles en double ont été réalisées pour évaluer l&#39;activité enzymatique, et les mélanges qui ont abouti à l&#39;activité de l&#39;enzyme moins de 25% ont été considérés comme positifs pour l&#39;inhibition. Composés individuels de ces mélanges ont ensuite été testés en double à identifier la petite molécule spécifique (s) responsable de l&#39;inhibition. Une fois identifiés, ces petites molécules ont été utilisés pour générer des courbes d&#39;inhibition quantitatives pour déterminer les valeurs IC50 et les constantes d&#39;inhibition. Résultats qualitatifs similaires ont été obtenus en utilisant le tableau de kinases avec un inhibiteur de la kinase commun, staurosporine. Figure 7A et 7B montrent l&#39;image des puces et indiquent que les intensités du signal après la surimpression et la coloration du multikinaseréseau sont comme prévu pour un contrôle négatif (- ATP), contrôle positif (+ ATP) et inhibiteur connu (+ ATP + INH). Pour démontrer sa capacité à obtenir des données quantitatives d&#39;inhibition des microarrays, un test d&#39;inhibition dépendante de la concentration a été fait pour une seule kinase. Comme le montrent les figures 8A et 8B, l&#39;intensité du signal diminue à mesure que la concentration d&#39;inhibiteur augmente, et la réponse suit la courbe d&#39;inhibition dépendante de la concentration attendue pour le système p38α/MBP kinase / substrat. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig1.jpg" /> Figure 1. Schéma général de la démarche de dépistage des matériaux guidée. Chaque bloc représente une étape de l&#39;écran dans un ordre séquentiel. Chiffres à gauche représentent le nombre total de matières préparées pour l&#39;analyse. L&#39;utilisation d&#39;un temps de gélification supérieur à 2,5 h (matériaux avec des temps de gélification de moins de 2,5 h are indiquée par l&#39;barré), le nombre de matériaux qui passaient chaque étape et reportées au cours de l&#39;écran du matériau sont indiquées par le numéro sur la droite. * Représente matériaux ayant moins de séparation de phase optimale. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig2.jpg" /> Figure 2. Les images optiques montrent différents modes de défaillance des matériaux à l&#39;étape de l&#39;imprimabilité de l&#39;écran. Une image d&#39;un «bon» matériel (deuxième rangée, troisième colonne) sont également présentés pour comparaison. Reproduit avec la permission de la référence 8, copyright 2013 américaine Chemical Society. <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig3.jpg" /> Figure 3. Une approche de dépistage du matériau réalisé pour l&#39;identification des meilleurs matériaux pour la fabrication de dérivés de sol-gel microarrays mal. Reproduit avec la permission de référence 5, copyright 2013 américaine Chemical Society. <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig4.jpg" /> Figure 4. Une approche de criblage des matériaux réalisé pour l&#39;identification des meilleurs matériaux pour la fabrication de puces sol-gel dérivés kinase. Reproduit avec la permission de la référence 8, copyright 2013 américaine Chemical Society. <img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig5.jpg" /> Figure 5. (A) Une section de microarray AChE montrant HC (vert clair) et LC (vert clair) points (une palette noir-vert a été appliquée comme pseudocouleur pour la clarté de la présentation), (B) une vue agrandie de la zone encadrée pour mettre en évidence endroit morphologie et l&#39;alignement;. et (C) une parcelle Z &#39;lignes pleines indiquent la moyenne de la<html> répétitions, tandis que les lignes pointillées correspondent à 3SD. Reproduit avec la permission de la référence 5, copyright 2013 américaine Chemical Society. <img alt="Figure 6" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig6.jpg" /> Figure 6. (A) en double complot pour le dépistage en série d&#39;analogues synthétiques des alcaloïdes de l&#39;Amaryllidaceae; (B) IC 50 parcelles d&#39;inhibiteurs potentiels identifiés marqués comme composés 1 et (C) composé 2, avec des barres d&#39;erreur représentent un écart type de la moyenne de 25 répétitions. spots représentatifs sont présentés pour illustrer les différences de signal proportionnel à la concentration de l&#39;inhibiteur. Reproduit avec la permission de la référence 5, copyright 2013 américaine Chemical Society. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50689/50689fig6large.jpg" target="_blank">Cliquez ici pour agrandir la figure</a> . nt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figure 7" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig7.jpg" /> Figure 7. Essai sur tableau de quatre kinases en utilisant 1.4SS/1.0PVA de piégeage et imprimé sur un toboggan amine dérivé. (A) Une image d&#39;une section de puces dans lequel les taches avec kinases co-emprisonnées avec leurs substrats respectifs étaient surchargés avec un tampon (NC, rangée du haut), ou des solutions contenant de l&#39;ATP (PC, rangée du milieu) ou ATP + staurosporine (rangée du bas). (B) Les graphiques à barres comparant les intensités de signaux entre inhibés et réactions décomplexé, après soustraction du bruit de fond et les barres d&#39;erreur représentent un écart type de la moyenne de 25 répétitions. Reproduit avec la permission de la référence 8, copyright 2013 américaine Chemical Society. <img alt="Figure 8" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig8.jpg" /> Figure 8. Inhibiti. sur le dosage sur un p38a/MBP microarray (A) Sections de puces montrant des taches représentatives overspotted avec des concentrations variant de staurosporine, comme indiqué (les images ont été obtenues par un simple balayage de la même lame; image composite est représenté pour plus de clarté). (B) CI50 courbe générée à partir des images de réseau analysés. L&#39;intensité obtenue à 100 mM a été soustraite de toutes les images, tous les autres intensités sont normalisées en fixant l&#39;intensité obtenue à 10 nm à une valeur de 100% d&#39;activité. Reproduit avec la permission de la référence 8, copyright 2013 américaine Chemical Society. <img alt="Figure 9" src="/files/ftp_upload/50689/50689fig9.jpg" /> Figure 9. Images de pin furtif microscopique utilisé en contact pin-impression montrant diverses imperfections: (A) bouché, (B) cintrées.

Watch this Scientific Journal Video about A Guided Materials Screening Approach for Developing Quantitative Sol-gel Derived Protein Microarrays at JoVE.com

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

Une approche de dépistage du matériau guidée de développer des puces dopés protéines dérivées sol-gel en utilisant une méthode pin-impression émergent de fabrication est décrit. Cette méthodologie est illustrée par le développement de l&#39;acétylcholinestérase et multikinase puces, qui sont utilisés pour le criblage de petites molécules rentable.

Une approche de dépistage des matériaux guidée pour le développement quantitatives des puces à protéines dérivées Sol-gel

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 ...

a-guided-materials-screening-approach-for-developing-quantitative-sol

Research

JoVE Journal

Chemistry

14.0K vues.  McMaster University.  Une approche de dépistage du matériau guidée de développer des puces dopés protéines dérivées sol-gel en utilisant une méthode pin-impression émergent de fabrication est décrit. Cette méthodologie est illustrée par le développement de l'acétylcholinestérase et multikinase puces, qui sont utilisés pour le criblage de petites molécules rentable. 

Vidéo: 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.

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

Recherche

Chimie

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.

Liaison covalente de BMP-2 sur les surfaces en utilisant une approche monocouche auto-assemblée

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.

Synthèse et purification de Iodoaziridines implication quantitative de sélection de la phase stationnaire optimale pour 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 Analyse Node: une approche bottom-up à 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.

Cages pneumatiques microfluidiques: Une nouvelle approche pour In-chip Cristal Piégeage, Manipulation et traitement chimique contrôlée

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.

Synthèse d&#39;un métal-organique ensemble complexe soluble dans l&#39;eau

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.

Facet-à-facette reliant des Nanostructures de chalcogénure anisotropie forme colloïdale Cadmium

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.

Synthèse chimique de Titanate de baryum poreux minces et stabilisation thermique de la Phase ferroélectrique par souche induite par la porosité

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.

Exfoliation et l’analyse de grande surface, Air sensible matériaux bidimensionnels

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.

Aspect technique de la synthèse automatisée et de l'évaluation cinétique en temps réel de [11C]SNAP-7941

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