KG נתמכה על ידי P-1,760 מענק RA וולש הקרן, TCU אנדרוס מכון למתמטיקה וחינוך מדעי (לק&quot;ג), מחקר TCU ויצירתיות הפעילות גרנט (לק&quot;ג) וTCU SERC גרנט (לJHS).

1. סינתזה של ביוטין-FC-ציסטאין (1) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיטות שלב מוצקות לייצר שרף הנכנס 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח שרף ביוטין טעון (250 מ&quot;ג, 0.145 mmol) לתוך מזרק fritted ולהתנפח השרף על ידי ציור את dimethylformamide (5 מיליליטר) ולוחץ את המזרק על שייקר מעבדה במשך 20 דקות. לגרש את הפתרון ולחזור dimethylformamide נפיחות עוד פעם אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את קבוצת הגנת Fmoc על ידי הוספת 4-6 מיליליטר של piperidine 20% בdimethylformamide למזרק ואחרי 10-15 דקות של רועד. חזור על תהליך deprotection עם עוד 4-6 מיליליטר של piperidine. לשטוף את השרף עם רצף של dimethylformamide 3x, 3x dimethylformamide: מתנול (1: 1), מתנול 3x: dichloromethane (1: 1), dichloromethane 3x, ~ 5 מיליליטר כל אחד. האם מבחן ninhydrin (+) בדגימה קטנה (~ 10) של חרוזים כדי לאשר deprotection מוצלח על ידי הנוכחות של כחול על חימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים תמיסה המכילה חומצה 1&#39;-Fmoc-אמינו--1-קרבוקסיליות ferrocene(203.3 מ&quot;ג, .4350 mmol), 1-hydroxybenzotriazole מימה (מ&quot;ג 58.8, .413 mmol), diisopropyl carbodiimide (.0673 מיליליטר, .435 mmol), (.0757 מיליליטר, .435 mmol) diisopropyl אתיל אמין, ו4: תערובת 1 של dichloromethane ו dimethylformamide. לצייר את זה לתוך מזרק fritted ועדינות לנער על מעבדה שייקר במשך 6 שעות. ואז לגרש את הפתרון מן המזרק ולשטוף כפי שתואר לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את בדיקת ninhydrin (-) כפי שתואר לעיל כדי לאשר צימוד. מבחן ninhydrin עדיין יכול להיות שימושי במאשר צימוד למרות הצבע הכתום של חרוז נגזר מהחיבור של הברזל המכיל מחצית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ואז להסיר את קבוצת Fmoc על ידי התוספת של 20% בpiperidine dimethylformamide ורחץ כפי שתואר לעיל. מבחן ninhydrin (+) יש להשתמש כדי לאשר את הסרת Fmoc. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן, 1-hydroxybenzotriazole מימה (מ&quot;ג 58.8, .4125 mmol), diisopropyl carbodiimide פתרון המורכב מFmoc-Cys (TRT) אה (254.8 מ&quot;ג, .4350 mmol) (.0673 מיליליטר, .4350mmol), diisopropyl אמין אתיל (.0757 מיליליטר, .4350 mmol), ושל 4: 1 תערובת של dichloromethane וdimethylformamide. הוסף קוקטייל צימוד ציסטאין זה מזרק fritted ועדינות לנער במשך 6 שעות. לשטוף באמצעות הפרוטוקול שתואר קודם לכן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאשר צימוד באמצעות בדיקת ninhydrin (-), ואחריו ההסרה של רכיב Fmoc עם piperidine 20% וכביסה. ודא מסוף החופשי אמין באמצעות בדיקת ninhydrin (+). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחשוף של 1 מהשרף. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך פתרון של TFA (9.45 מיליליטר), מים (0.25 מיליליטר), 1,2-ethanedithiol (0.25 מיליליטר), וsilane triisopropyl (0.1 מיליליטר), להוסיף אותו למזרק וללחוץ בעדינות במשך 4 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף את הפתרון חום-אדום וכתוצאה מכך צינור Eppendorf ולהתאדות TFA באמצעות זרם של אוויר לאט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת אתר diethyl קר (~ 15 מיליליטר) לצינור Eppendorf כדי לזרז 1, אשר יהווה תסיסה עדינה. לבודד את המוצר באמצעות צנטריפוגה (ז 1, 5 דקות). Tמחזורים חוזרים תרנגולת של כביסות אתר diethyl (~ 60 מיליליטר סה&quot;כ) ו צנטריפוגות כדי להשיג 1 כאדום / חום מוצק. </li></ol></li></ol> 2. אפיון וניתוח של 1 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שהזהות תואמת את הקישוריות והרכב שמוצג באיור 2 באמצעות H 1 (16 סריקות) ו- 13 C NMR (512 סריקות) במתנול deuterated (300 μl) וניתוח ESI-MS. מצפה את התוצאות הבאות: 1 ספקטרום NMR H (CD 3 OD) δ / עמודים לדקה: 1.407-1.684 (מ &#39;, 6 שעות), 2.245 (t, 2H), 2.665-3.150 (מ&#39;, 12H), 4.015 (t, 1H), 4.104 (ד, 2H ), 4.274 (q, 1H), 4.426 (ד, 2H), 4.479 (q, 1H), 4.595 (t, 1H) ו -13 ספקטרום NMR C (CD 3 OD) δ / עמודים לדקה: 24.644 (CH 2), 25.472 (CH 2), 28.051 (CH 2), 28.300 (CH 2), 35.474 (CH 2), 38.698 (CH 2), 39.241 (CH 2), 39.717 (CH 2), 55.340 / 55.538 (CP-טבעת), 60.286 (CH), 61.964 (CH), 62.521 / 62.821 (CP-טבעת), 66.038 / 66.170 (CP-טבעת), 69.153 / 69.328 (CP-טבעת), 71.468 / 71.593 (CP-טבעת), 76.466 (CH), 171.770 (C = O), 175.361 (C = O). ESI-MS (m / z): נמצא: 639.00 [1 + Na] +, תיאורטי: 639.1 [1 + Na] + וHR-MS (m / z): נמצא: 617.2049 [1 + H] +, תיאורטי: 617.1622 [1 + H] +. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע HPLC, ניתוח יסודות כדי לאשר את ההרכב של 1 מבודד. לבצע chromatograms HPLC באמצעות C8 הפוך טור שלב עם 100% MeOH בקצב זרימה של 0.5 מיליליטר / דקה. הערה: פעמים שמירת HPLC היו: 3.198-4.674 דקות. </li></ol> 3. קיבוע של 1 על משטח זהב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פולימר Cut מגובה שקופיות זהב לריבועים של ~ 0.25 ב 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא כוס 50 מיליליטר עם פתרון מים DI של 1 (~ 1 מ&quot;מ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף את שקופיות זהב לכוס ומכסה בזכוכית שעון. כלow שקופיות הזכוכית כדי לדגור O / N ב RT ללא תסיסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את שקופית זהב מהפתרון ולאפשר לו להתייבש באוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג סריקת תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורקים (או שווה ערך) כדי לצפות במשותק 1. </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

הסינתזה של נגזרי ferrocene סימטריים מאתגרת בפתרון. לדוגמא, מנסה לייצר 1 בפתרון הביא לתשואות נמוכות של המוצר הרצוי (פחות מ -20%). כמו כן, תגובות ניצול 1&#39;-אמינו-ferrocene חומצה קרבוקסילית (sans Fmoc) וביוטין מחויב השרף הביאו מוצר מסיס בקנה אחד עם מוצר polymerized שדווח על ידי <em...

חיישנים ביולוגיים הם התקנים קטנים המעסיקים טכנולוגיית זיהוי biomolecular כפלטפורמה לניתוח סלקטיביים, ומנוצלים לספציפיות שלהם, מהירות, ובעלות נמוכה. biosensors אלקטרוכימי לגילוי מולקולות הביולוגיים הוא בחוד החנית של תחום זה בשל הפשטות שלהם, עלות תועלת, ורגישות גבוהה. 1,3 האנטומיה הכללית של חיישנים אלה היא אלקטרודה מצוידת במולקולת הכרה ספציפית לסמן הביולוגי של עניין . הכריכה של הסמן הביולוגי על ידי מולקולת ההכרה מביאה לשינוי מקומי של פוטנציאל או נוכחי שיכול להיות מזוהה על ידי מדידה פשוטה. עד כה מחצית ההכרה יכולה לנוע בין אנזימים, נוגדנים 4-8, 9-12 תאים שלמים, 13-16 קולטנים, 17-20 פפטידים 21-23 ו -24 DNA והתמקד בעיקר במולקולות גדולות יותר, ביולוגיות. מחקר 25-28 מאמצים בתחום זה התמקדו בעיקר בimmunosensors wheמחדש אימונוגלובולינים הוא משותק עם ליבה פעילה חיזור (כגון ferrocene) ומשמשים לאיתור נוגדנים של עניין. מחקרים אלה לא נכללו ביישומים קליניים בשל דיוק עני וצריכת זמן נובעים מהסיבוכים הנובעים משימוש של אנטיגן / נוגדנים. תשומת לב גוברת 1,3 התמקדה בזיהוי של מולקולות קטנות (פחות מ 1 קילוגרם / mol) של יו-רפואי , מזון ואיכות הסביבה ריבית בנוסף לביטחון לאומי. 29 דוגמאות הידועות ביותר של התקני biosensor הם צגי גלוקוז בדיקה עצמית, שיש להם אלקטרודות אנזים מסך מודפסות מצמידים את מד אמפרומטריים כיס בגודל. מערכות אלו בדרך כלל לנצל שיטת coulometric כאשר הסכום הכולל של מטען שנוצר על ידי תגובת חמצון הגלוקוז נמדד על פני תקופה של זמן. מכשירים סחירים חייבים להיות ניידים, חזקים והחזיק ביד לעשות שימוש קליל לאוכלוסייה בכללותה. תגי חיזור כגון ferrocene הם necessaר&quot;י לספק זיהוי אלקטרוכימי של סמנים ביולוגיים או מולקולות קטנות בפתרון כמו רוב הסמנים הביולוגיים אינם במהות אלקטרוכימי פעילים. 30-38 Ferrocene היא מולקולה אורגנה-מתכתית שהיא סטנדרט זהב לאלקטרוכימיה, מה שהופך אותו לבחירה מצוינת להשתלבות biosensors אלקטרוכימיים. מינים פעילים חיזור מבוסס Ferrocene כבר זכו לתשומת לב רבה בשל גודלם הקטן, יציבות טובה, גישה נוחה סינתטית, שינוי כימי קל, lipophilicity היחסי, וקלות כוונון חיזור. 3,30-42 מולקולות קטנות המבוססים על הליבה שיש לי ferrocene נעשה שימוש נרחב כגלאים של יוני מתכת ומולקולות קטנות. 32-38,43 מערכות מיקוד מינים גדולים כגון מולקולות ביולוגיות נצלו את הקובץ המצורף של נוגדנים או אימונוגלובולינים גדולים לנגזרי ferrocene שכבר מוטבעים על גבי משטח אלקטרוכימיים. 1,3,39 , 44 בכל מקרה, התעצם הפוטנציאלי ונוכחיty של בני זוג רדוקס Fe III / II Fe שונה על צימוד מולקולרי, ובכך לייצר ידית ספקטרוסקופיות חדשה המעידה על הנוכחות של המולקולה אנליטי. שינוי זה נובע מהחפיפה הנרחבת המתרחשת בין pi-המערכת של טבעות cyclopentadienyl וד-אורביטלי הברזל. אם pi-המערכת היא שונה, כלומר, derivatized או הגיב, אז האינטראקציה מסלולית, בתורו, שינוי. זה ישפיע על הליבה פה וניתן לראות כשינוי בפוטנציאל של בני זוג Fe III / II פה. 40,45,46 תכונות אלו הופכות את מערכת כזו אטרקטיבית לשימוש כסוכן כימות בimmunoassay או biosensor אלקטרוכימי. על מנת לייצר מערכות ferrocene מכיל ספציפיות ליכולות biosensor זה הוא אופטימלי לשנות טבעת Cp אחד עם יו-קולטן ספציפי למולקולת מטרה ולנצל את טבעת Cp אחרת כמו לקשור מולקולרי לקריאה או elec אלקטרוכימייםtrode (איור 1). הסינתזה של נגזרי ferrocene א-סימטריים אלה נתקל בתגובות לוואי והיווצרותם של מיני dimeric ופולימרים נוצרו על cross-linking מולקולאריים. 47 עם זאת, כימיה צימוד ייצור קשר אמיד היא הדרך הישירה ביותר כדי לספק נגזרים פשוטים של ferrocene מעורב רכיבים ביולוגיים כגון כפפטידים ומטבוליטים שלהם. לכן, ניתן ליישם טכניקות שלב מוצקות ראשון שפותחו בשנת 1950 על ידי Merrifield לסינתזת פפטיד לתרכובות אורגנו-מתכתיות המכילות ferrocene. באמצעות השימוש במולקולה להחליף orthogonally 1-קרבוקסיליות 1&#39;-Fmoc-אמינו-ferrocene-החומצה, מערכת ferrocene שיכול להכיל מחצית קולט (ביוטין), קריאה אלקטרוכימיים (ferrocene), ומרכיב משתק-מקשר (ציסטאין) יש נבנה ומפורט במסמך זה. הסינתזה של ביו-המצומד זה נדונה, כמו גם ראיות לקיבוע על משטח זהב. represen עבודה זוts המצגת הראשונה של מערכת המורכבת של ביוטין, ferrocene וחומצת אמינו לקיבוע על משטח זהב.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Biotin Novatag Resin</td>
			<td>NovaBiochem</td>
			<td>8550510001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TORVIQ 10ML LUER LOCK FRITTED SYRINGE</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>NC9299151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>piperdine</td>
			<td>Acros</td>
			<td>P/3520/PB05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ninhydrin test</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>60017-1ea</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#8217;-Fmoc-amino-ferrocene-1-carboxylic acid</td>
			<td>Omm Scientific</td>
			<td>Special Order</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-&#8203;Hydroxybenzotriazole hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>157260-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N&#8242;-Diisopropylcarbodiimide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D125407-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-&#8203;Diisopropylethylamine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>496219-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fmoc-Cys(Trt)-OH</td>
			<td>Novabiochem</td>
			<td>8520080025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trifluoroacetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T5408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-ethanedithiol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>2930</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>triisopropyl silane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>233781</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf tubes (20 mL)</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methanol</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td>dry with molecular sieves prior to use &#38; store in 100 mL media bottle for easy usage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dichloromethane</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td>dry with molecular sieves prior to use &#38; store in 100 mL media bottle for easy usage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dimethylformamide</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td>dry with molecular sieves prior to use &#38; store in 100 mL media bottle for easy usage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>centrifuge</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthetic methodology for asymmetric ferrocene derived bio-conjugate systems via solid phase resin-based methodology

גילוי מוקדם הוא מפתח להצלחת טיפול ברוב המחלות, והכרחי במיוחד לאבחון וטיפול בסוגים רבים של הסרטן. הטכניקות הנפוצות ביותר בשימוש הן הדמיה שיטות כגון הדמיית תהודה מגנטית (MRI), Positron פליטת טופוגרפיה (PET), וממוחשב טופוגרפיה (CT) והם אופטימליים להבנת המבנה הפיזי של המחלה, אך יכולות להתבצע רק פעם אחת בכל ארבעה עד שישה שבועות עקב השימוש של סוכני הדמיה ועלות כוללת. עם זה בחשבון, כמו ההתפתחות של &quot;נקודת הטיפול&quot; טכניקות, כגון חיישנים ביולוגיים, המעריכים את השלב של מחלה ו / או יעילות של טיפול במשרדו של המטפל ולעשות זאת מבעוד מועד, היה לחולל מהפכה פרוטוקולי טיפול. 1 אמצעי לחקר biosensors ferrocene מבוסס על זיהוי של מולקולות ביולוגיות רלוונטיות 2, שיטות פותחו כדי לייצר ביו-conjugates ferrocene ביוטין המתואר כאן. דו&quot;ח זה יתמקד במערכת ביוטין-ferrocene-ציסטאין שיכול להיות משותקת על משטח זהב.

הטופס מחויב השרף של 1 מוצג באיור 2. הקובץ המצורף קוולנטיים של רכיב ferrocene מוליד גוון כתום לחרוזי השרף שהוא עקשן עם שטיפה רציפה ומעיד על ברזל משותק מכיל מורכב בניגוד לספיגת ברזל על ידי מרכיב PEG של גרגרי השרף. הטופס ללא שרף של 1 הוא זהה בצבע לחרוז?...

Watch this Scientific Journal Video about Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology at JoVE.com

Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology

The synthesis of asymmetric species of ferrocene is challenging using solution techniques. This report focuses on the methods carried out to produce a ferrocene-biotin bioconjugate using facile and clean reactions accomplished via solid-phase synthesis. Incorporation of a thiolate moiety is shown to impart the ability for immobilization on gold surfaces.

מתודולוגיה סינתטית למערכות ביו-המצומד Asymmetric Ferrocene נגזרו באמצעות מתודולוגיה המבוססת על שרף שלב מוצקה

Early detection is a key to successful treatment of most diseases, and is particularly imperative for the diagnosis and treatment of many types of cancer. ...

synthetic-methodology-for-asymmetric-ferrocene-derived-bio-conjugate

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.6K Views.  Texas Christian University. The synthesis of asymmetric species of ferrocene is challenging using solution techniques. This report focuses on the methods carried out to produce a ferrocene-biotin bioconjugate using facile and clean reactions accomplished via solid-phase synthesis. Incorporation of a thiolate moiety is shown to impart the ability for immobilization on gold surfaces.

Video: Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. Specifically, the sapphire cell enables visual data collection from multiple loadings to solve a set of material balances to precisely determine phase composition. Ternary phase diagrams can then be established to determine the proportion of each component in each phase at a given condition. In principle, any ternary system can be studied although ternary systems (gas-liquid-liquid) are the specific examples discussed herein. For instance, the ternary THF-Water-CO2 system was studied at 25 and 40&#160;&#176;C and is described herein. Of key importance, this technique does not require sampling. Circumventing the possible disturbance of the system equilibrium upon sampling, inherent measurement errors, and technical difficulties of physically sampling under pressure is a significant benefit of this technique. Perhaps as important, the sapphire cell also enables the direct visual observation of the phase behavior. In fact, as the CO2 pressure is increased, the homogeneous THF-Water solution phase splits at about 2 MPa. With this technique, it was possible to easily and clearly observe the cloud point and determine the composition of the newly formed phases as a function of pressure.
The data acquired with the sapphire cell technique can be used for many applications. In our case, we measured swelling and composition for tunable solvents, like gas-expanded liquids, gas-expanded ionic liquids and Organic Aqueous Tunable Systems (OATS)1-4. For the latest system, OATS, the high-pressure sapphire cell enabled the study of (1) phase behavior as a function of pressure and temperature, (2) composition of each phase (gas-liquid-liquid) as a function of pressure and temperature and (3) catalyst partitioning in the two liquid phases as a function of pressure and composition. Finally, the sapphire cell is an especially effective tool to gather accurate and reproducible measurements in a timely fashion.

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus is a unique tool to study, without sampling, phase behavior under a wide range of pressures. Using a cathetometer, very precise volume measurements can be recorded to measure liquid expansion and phase composition. Thus, this synthetic method enables the study of (1) phase equilibria of multi-component mixtures and (2) the partition behavior of catalyst or model compounds as a function of pressure.

תא ספיר בלחץ גבוהים למדידות שלב שיווי משקל של CO<sub&gt; 2</sub&gt; מערכות אורגניות / / מים

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. ...

Stabilizing Hepatocellular Phenotype Using Optimized Synthetic Surfaces

Currently, one of the major limitations in cell biology is maintaining differentiated cell phenotype. Biological matrices are commonly used for culturing and maintaining primary and pluripotent stem cell derived hepatocytes. While biological matrices are useful, they permit short term culture of hepatocytes, limiting their widespread application. We have attempted to overcome the limitations using a synthetic polymer coating. Polymers represent one of the broadest classes of biomaterials and possess a wide range of mechanical, physical and chemical properties, which can be fine-tuned for purpose. Importantly, such materials can be scaled to quality assured standards and display batch-to-batch consistency. This is essential if cells are to be expanded for high through-put screening in the pharmaceutical testing industry or for cellular based therapy. Polyurethanes (PUs) are one group of materials that have shown promise in cell culture. Our recent progress in optimizing a polyurethane coated surface, for long-term culture of human hepatocytes displaying stable phenotype, is presented and discussed.

This article will focus on developing polymer coated surfaces for long-term, stable culture of stem cell derived human hepatocytes.

ייצוב Hepatocellular הפנוטיפ באמצעות משטחים סינטטיים אופטימליים

Currently, one of the major limitations in cell biology is maintaining differentiated cell phenotype. Biological matrices are commonly used for culturing ...

X-ray Powder Diffraction in Conservation Science: Towards Routine Crystal Structure Determination of Corrosion Products on Heritage Art Objects

The crystal structure determination and refinement process of corrosion products on historic art objects using laboratory high-resolution X-ray powder diffraction (XRPD) is presented in detail via two case studies.
The first material under investigation was sodium copper formate hydroxide oxide hydrate, Cu4Na4O(HCOO)8(OH)2&#8729;4H2O (sample 1) which forms on soda glass/copper alloy composite historic objects (e.g., enamels) in museum collections, exposed to formaldehyde and formic acid emitted from wooden storage cabinets, adhesives, etc. This degradation phenomenon has recently been characterized as &#34;glass induced metal corrosion&#34;.
For the second case study, thecotrichite, Ca3(CH3COO)3Cl(NO3)2&#8729;6H2O (sample 2), was chosen, which is an efflorescent salt forming needlelike crystallites on tiles and limestone objects which are stored in wooden cabinets and display cases. In this case, the wood acts as source for acetic acid which reacts with soluble chloride and nitrate salts from the artifact or its environment.
The knowledge of the geometrical structure helps conservation science to better understand production and decay reactions and to allow for full quantitative analysis in the frequent case of mixtures.

Modern high resolution X-ray powder diffraction (XRPD) in the laboratory is used as an efficient tool to determine crystal structures of long-known corrosion products on historic objects.

השתברות אבקת רנטגן שימור מדע: לקראת קביעת מבנה שיגרתית קריסטל של מוצרי קורוזיה על יצירות אמנות מורשה

The crystal structure determination and refinement process of corrosion products on historic art objects using laboratory high-resolution X-ray powder ...

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a technique used to measure the size distribution of polymer solutions or colloidal particles. Although this technique is widely used for the assessment of polymer solutions, it is difficult to measure the particle size in concentrated solutions due to the multiple scattering effect or strong light absorption. Therefore, the concentrated solutions should be diluted before measurement. Implementation of the confocal optical component in a dynamic light scattering microscope1 helps to overcome this barrier. Using such a microscopic system, both transparent and turbid systems can be analyzed under the same experimental setup without a dilution. As a representative example, a size distribution measurement of a temperature-responsive polymer solution was performed. The sizes of the polymer chains in an aqueous solution were several tens of nanometers at a temperature below the lower critical solution temperature (LCST). In contrast, the sizes increased to more than 1.0 &#181;m when above the LCST. This result is consistent with the observation that the solution turned turbid above the LCST.

A protocol for the direct measurement of particle size distribution in concentrated solutions using dynamic light scattering microscopy is presented.

מדידת הפצת החלקיקים גודל פתרונות דלוחים ידי Dynamic Light פיזור מיקרוסקופי

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

Integration of Miniaturized Solid Phase Extraction and LC-MS/MS Detection of 3-Nitrotyrosine in Human Urine for Clinical Applications

Free 3-nitrotyrosine (3-NT) has been extensively used as a possible biomarker for oxidative stress. Increased levels of 3-NT have been reported in a wide variety of pathological conditions. However, existing methods lack the sufficient sensitivity and/or specificity necessary to measure the low endogenous level of 3-NT reliably and are too cumbersome for clinical applications. Hence, analytical improvement is urgently needed to accurately quantify the levels of 3-NT and verify the role of 3-NT in pathological conditions. This protocol presents the development of a novel liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) detection combined with a miniaturized solid phase extraction (SPE) for the rapid and accurate measurement of 3-NT in human urine as a non-invasive biomarker for oxidative stress. SPE using a 96-well plate markedly simplified the process by combining sample cleanup and analyte enrichment without tedious derivatization and evaporation steps, reducing solvent consumption, waste disposal, risk of contamination and overall processing time. The employment of 25 mM ammonium acetate (NH4OAc) at pH 9 as the SPE elution solution substantially enhanced the selectivity. Mass spectrometry signal response was improved through adjustment of the multiple reaction monitoring (MRM) transitions. Use of 0.01% HCOOH as additive on a pentafluorophenyl (PFP) column (150 mm x 2.1 mm, 3 &#181;m) improved signal response another 2.5-fold and shortened the overall run time to 7 min. A lower limit of quantitation (LLOQ) of 10 pg/mL (0.044 nM) was achieved, representing a significant sensitivity improvement over the reported assays. This simplified, rapid, selective and sensitive method allows two plates of urine samples (n = 192) to be processed in a 24 h time-period. Considering the markedly improved analytical performance, and non-invasive and inexpensive urine sampling, the proposed assay is beneficial for pre-clinical and clinical studies.

A selective and sensitive liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method coupled with an efficient solid phase extraction on a mixed-mode cation-exchange (MCX) 96-well microplate was developed for the measurement of free 3-nitrotyrosine (3-NT) in human urine with high throughput, which is suitable for clinical applications.

אינטגרציה של מיצוי שלב מוצק ממוזער ו LC-MS / MS איתור של 3-Nitrotyrosine בשתן האדם עבור יישומים קליניים

Free 3-nitrotyrosine (3-NT) has been extensively used as a possible biomarker for oxidative stress. Increased levels of 3-NT have been reported in a wide ...

Application and Methodology of the Non-destructive 19F Time-domain NMR Technique to Measure the Content in Fluorine-containing Drug Products

Here, we describe a protocol developed by our group that uses low-field fluorine-19 (19F) time-domain (TD) nuclear magnetic resonance (NMR) to measure the average content of fluorinated drugs in their formulated drug product forms: tablets or capsules. This method is specific to fluorinated drugs because it detects only the content of fluorine, avoiding interference from the excipients that lack fluorine. The advantages of measuring the active content of fluorinated drugs using low-field 19F TD-NMR versus high-field 19F solid-state (SS) NMR are the simplicity of the method; the low cost; and the non-destructive nature of the technique, with all samples recoverable in intact forms (e.g., powders, tablets, and capsules), making this technique affordable for any laboratory.
We have tested the method with three fluorinated drug products available on the market - cinacalcet, lansoprazole, and ciprofloxacin - with doses ranging from 15 to 500 mg. The results of the analyses, measured by low-field 19F TD-NMR, supported the reported label claims for the average drug content.
Based on the simplicity and reproducibility of the analysis, we envision this methodology being implemented in any laboratory, including manufacturing plants, as a process analytical technology (PAT) tool in the pharmaceutical industry.

Application and Methodology of the Non-destructive 19F Time-domain NMR Technique to Measure the Content in Fluorine-containing Drug Products

A simple and non-destructive technique that measures the average content of drug substances in formulated drug products containing fluorine using low-field fluorine-19 (19F) time-domain (TD) nuclear magnetic resonance (NMR) is presented here. The technique can be applied to the development and manufacturing of drugs in the pharmaceutical industry.

יישום, מתודולוגיה של הטכניקה NMR בתחום הזמן הרסניות 19F כדי למדוד את התוכן במוצרי תרופות המכילות פלואור

Here, we describe a protocol developed by our group that uses low-field fluorine-19 (19F) time-domain (TD) nuclear magnetic resonance (NMR) to measure the ...

Phase Behavior of Charged Vesicles Under Symmetric and Asymmetric Solution Conditions Monitored with Fluorescence Microscopy

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to investigate the lipid raft hypothesis. Numerous studies, however, neglect the impact of physiological solution conditions. On that account, the current work presents the effect of high-salinity buffer and trans-membrane solution asymmetry on liquid-liquid phase separation in charged GUVs grown from dioleylphosphatidylglycerol, egg sphingomyelin, and cholesterol. The effects were studied under isothermal and varying temperature conditions.
We describe equipment and experimental strategies applicable for monitoring the stability of coexisting liquid domains in charged vesicles under symmetric and asymmetric high-salinity solution conditions. This includes an approach to prepare charged multicomponent GUVs in high-salinity buffer at high temperatures. The protocol entails the option to perform a partial exchange of the external solution by a simple dilution step while minimizing the vesicle dilution. An alternative approach is presented utilizing a microfluidic device that allows for a complete external solution exchange. The solution effects on phase separation were also studied under varying temperatures. To this end, we present the basic design and utility of an in-house built temperature control chamber. Furthermore, we reflect on the assessment of the GUV phase state, pitfalls associated with it and how to circumvent them.

Experiments on phase separated giant unilamellar vesicles (GUVs) frequently neglect physiological solution conditions. This work presents approaches to study the effect of high-salinity buffer on liquid-liquid phase separation in charged multicomponent GUVs as a function of trans-membrane solution asymmetry and temperature.

שלב התנהגות של שלפוחית טעונה בתנאים פתרון סימטרי אסימטרי במעקב עם מיקרוסקופ קרינה פלואורסצנטית

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to ...

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular methodology for applications in various fields and for different research purposes. The procedure described herein focuses on the synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA 5&#39;-[CUA CGG AAU CAU]-3&#39; containing zero, one, or two modifications located at the C2&#39;-O-position. The probes are based on 2-thiophenylmethyl groups, incorporated into RNA nucleotides via standard organic synthesis and introduced into the corresponding oligonucleotides via their respective phosphoramidites. This report makes use of phosphoramidite chemistry via the four canonical nucleobases (Uridine (U), Cytosine (C), Guanosine (G), Adenosine (A)), as well as 2-thiophenylmethyl functionalized nucleotides modified at the 2&#39;-O-position; however, the methodology is amenable for a large variety of modifications that have been developed over the years. The oligonucleotides were synthesized on a controlled-pore glass (CPG) support followed by cleavage from the resin and deprotection under standard conditions, i.e., a mixture of ammonia and methylamine (AMA) followed by hydrogen fluoride/triethylamine/N-methylpyrrolidinone. The corresponding oligonucleotides were purified via polyacrylamide electrophoresis (20% denaturing) followed by elution, desalting, and isolation via reversed-phase chromatography (Sep-pak, C18-column). Quantification and structural parameters were assessed via ultraviolet-visible (UV-vis) and circular dichroism (CD) photometric analysis, respectively. This report aims to serve as a resource and guide for beginner and expert researchers interested in embarking in this field. It is expected to serve as a work-in-progress as new technologies and methodologies are developed. The description of the methodologies and techniques within this document correspond to a DNA/RNA synthesizer (refurbished and purchased in 2013) that uses phosphoramidite chemistry.

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2&#039;-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

This article provides a detailed procedure on the solid-phase synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA modified at the C2&#39;-O-position. UV-vis and circular dichroism photometric analyses are used to quantify and characterize structural aspects, i.e., single-strands or double-strands.

Protocol עבור שלב מוצק סינתזה של אוליגומרים של רנ&quot;א המכיל 2 &#39;<em&gt; הו</em&gt; שינוי ואפיון של תיאופנילמתיל באמצעות דיכרואיזם מעגלי

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular ...

Characterization of Synthetic Polymers via Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometry

There are many techniques that can be employed in the characterization of synthetic homopolymers, but few provide as useful of information for end group analysis as matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). This tutorial demonstrates methods for optimization of the sample preparation, spectral acquisition, and data analysis of synthetic polymers using MALDI-TOF MS. Critical parameters during sample preparation include the selection of the matrix, identification of an appropriate cationization salt, and tuning the relative proportions of the matrix, cation, and analyte. The acquisition parameters, such as mode (linear or reflector), polarization (positive or negative), acceleration voltage, and delay time, are also important. Given some knowledge of the chemistry involved to synthesize the polymer and optimizing both the data acquisition parameters and the sample preparation conditions, spectra should be obtained with sufficient resolution and mass accuracy to enable the unambiguous determination of the end groups of most homopolymers (masses below 10,000) in addition to the repeat unit mass and the overall molecular weight distribution. Though demonstrated on a limited set of polymers, these general techniques are applicable to a much wider range of synthetic polymers for determining mass distributions, though end group determination is only possible for homopolymers with narrow dispersity.

Characterization of Synthetic Polymers via Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight MALDI-TOF Mass Spectrometry

A protocol for the matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) characterization of synthetic polymers is described including the optimization of sample preparation, spectral acquisition, and data analysis.

אפיון של פולימרים סינתטיים באמצעות מטריקס בסיוע לייזר Desorption יינון שעת הטיסה (MALDI-TOF) ספקטרומטר מסה

There are many techniques that can be employed in the characterization of synthetic homopolymers, but few provide as useful of information for end group ...

Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of solid-phase synthesis, regenerating Michael (REM) linker strategies, and 1,3-dipolar cycloaddition, a library of structurally similar heterocycles, both with and without a spirocyclic center, can be constructed. The main advantages of the solid-support synthesis are as follows: first, each reaction step can be driven to completion using a large excess of reagents resulting in high yields; next, the use of commercially available starting materials and reagents keep the costs low; finally, the reaction steps are easy to purify via simple filtration. The REM linker strategy is attractive because of its recyclability and traceless nature. Once a reaction scheme is completed, the linker can be reused multiple times. In a typical solid-phase synthesis, the product contains either a part of or the whole linker, which can prove undesirable. The REM linker is &#34;traceless&#34; and the point of attachment between the product and the polymer is indistinguishable. The high diastereoselectivity of the intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition is well documented. Limited by the insolubility of the solid support, the reaction progression can only be monitored by a change in the functional groups (if any) via infrared (IR) spectroscopy. Thus, the structural identification of intermediates cannot be characterized by conventional nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Other limitations to this method stem from the compatibilities of the polymer/linker to the desired chemical reaction scheme. Herein we report a protocol that allows for the convenient production of spirocyclic heterocycles that, with simple modifications, can be automated with high-throughput techniques.

Here we present a protocol to demonstrate an efficient method for the synthesis of spirocyclic heterocycles. The five-step process utilizes solid-phase synthesis and regenerating Michael linker strategies. Generally difficult to synthesize, we present a customizable method for the synthesis of spirocyclic molecules otherwise inaccessible to other modern approaches.

מוצק-שלב הסינתזה של Oximes Spirocyclic [4.4]

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of ...