Gli autori desiderano ringraziare Byoung-Chul Lee, Philip Ho Choi e Samuel per la preziosa assistenza. Questo lavoro è stato svolto presso la Fonderia molecolare presso il Lawrence Berkeley National Laboratory, che è sostenuto da parte dell&#39;Ufficio della Scienza, Ufficio di Basic Sciences Energia, del Dipartimento dell&#39;Energia degli Stati Uniti nell&#39;ambito del contratto n. DE-AC02-05CH11231 e la Defense Threat Reduction Agenzia con il n. di contratto: IACRO-B0845281.

1. Sintesi in fase solida Submonomer di Polypeptoids Sintesi in fase solida (SPS) è una tecnica comune usata per sintetizzare sequenza-specifica biopolimeri graduale, direttamente su un supporto solido inerte come un cordone di resina polimerica. Elevate rese di accoppiamento e la facilità di rimozione reagente in eccesso sono i vantaggi principali di SPS. Dopo una reazione di accoppiamento per la resina, i reagenti in eccesso sono semplicemente svuotato e le perline vengono lavati per essere pronti per la successiva fase di reazione. Dopo la reazione di sintesi finale, il full-length oligomeri sono spaccati dalla resina e la soluzione fase materiale può essere ulteriormente studiati. Qui, adattare la procedura SPS per generare la sequenza specifici polimeri peptoid. <ol><li> Setup: Tutte le fasi della sintesi peptoid manuale può essere effettuata in un usa e getta, polipropilene (PP) cartuccia poroso sinterizzato o un recipiente di reazione di vetro dotato di un rubinetto a 3 vie. Eseguire tutte le operazioni in una cappa aspirante. Per incubazioni in gnave lass o della cartuccia di plastica, collegare un braccio per una fornitura di azoto a bolla delicatamente la soluzione per la corretta miscelazione. In alternativa, per incubazioni reazione nella cartuccia usa e getta, sigillare entrambe le estremità della cartuccia con tappi e posto su un agitatore rotante. Per scaricare miscele di reazione o lava, la connessione a casa vuoto mediante una trappola dei rifiuti. Il vaso deve essere poroso con una fritta ruvida. Siliconize il recipiente di vetro per evitare di perline di attaccarsi alle pareti del recipiente di vetro. Preparare una soluzione del 5% dichlorodimethylsilane in dicloroetano (v / v). Riempire un contenitore pulito e asciutto reazione verso l&#39;alto con la soluzione siliconatura, lasciate riposare per 30 minuti, poi scolateli. Lavare il vaso una volta con DCE e poi una volta con il metanolo. La soluzione siliconatura possono essere riutilizzati, quindi dovrebbe essere salvato. Sia aria secca o scrollarsi di dosso qualsiasi soluzione in eccesso e cuocere fino a quando la vetreria a secco dopo aver rimosso il rubinetto. Reazione nave raffreddare prima di aggiungere resina. </li><li> Aggiungere 100 mg (0,06 mmol) di re Rink amidepeccato per un vaso di reazione poroso. Swell la resina con l&#39;aggiunta di 2 ml di dimetilformammide (DMF). Agitare agitando o immissione per 10 minuti. Scolate la soluzione vuoto per isolare la resina si gonfiò. </li><li> Aggiungere 1 ml di 20% 4-methylpiperidine in DMF (v / v) Deprotect gruppo Fmoc. Agitare per 2 minuti e scolateli. Ripetere con una incubazione 12 minuti. </li><li> Sciacquare la resina con l&#39;aggiunta di 2 ml di DMF, agitando per 15 secondi, e drenante. Ripeti 3 volte. </li><li> Bromoacetylation: Aggiungere 1 ml di 0,6 M bromoacetico acido (0,6 mmol) in DMF e 86 ml di N, N-diisopropylcarbodiimide (0,93 equivalente, 0,56 mmol). Incubare con bolle dolce per 30 minuti, quindi scolare e sciacquare con 2 ml di DMF (ripetizione 4x). </li><li> Cilindrata: Aggiungere 1 ml di 1-2 M amine in N-methylpyrrolidinone. Incubare con bolle di 30-120 minuti, quindi scolare e sciacquare con DMF (4x 2 mL). </li><li> Continua a crescere la catena peptoid ripetendo il ciclo submonomer, passi 1,5 (bromoacetylation) e 1,6 (displacement). </li></ol><ol start="8"><li> Dopo lo spostamento finale è fatto, sciacquare con 2 ml di DMF (repeat 4x), quindi 2 ml di diclorometano (ripetere 3 volte). Cap e conservare il recipiente di reazione fino scissione. </li><li> Pausa in sintesi (opzionale): Per mettere in pausa durante una sintesi peptoid, finire la reazione di spostamento e passare al punto 1.8. Per continuare a crescere la catena peptoid, riavviare la sintesi di ri-rigonfiamento della resina secca (punto 1.2) e ripetendo il ciclo submonomer (punto 1.5 e 1.6). La resina può essere essiccati e conservati dopo ogni spostamento, tranne lo spostamento secondo perché la resina peptoid coniugato può formare un prodotto ciclico laterale dichetopiperazina. </li><li> Per più sintesi simultanea, una fase solida collettore di vuoto estrazione è consigliabile per massimizzare l&#39;efficienza. Sintesi Peptoid può anche essere automatizzato con la corretta programmazione metodi di sintetizzatori di peptidi disponibili in commercio, come il Apex Aapptec 396, CEM sintetizzatore a microonde Liberty e Techno Proteinelogie Inc. Preludio sintetizzatore. </li></ol> 2. Scissione e di side-chain deprotezione <ol><li> Trasferire tutti i resina essiccata per un flaconcino da 20 ml in vetro scintillazione. </li><li> Lavorare all&#39;interno di un cappuccio e con un equipaggiamento individuale protettivo, aggiungere 4 ml di acido trifluoroacetico (TFA) scissione cocktail 1 (es. 95% aq. TFA, vedi la discussione) al flacone di vetro e tappo di scintillazione. Agitare per 10 minuti a 2 ore a temperatura ambiente (vedi la discussione). </li><li> Raccogliere la soluzione scissione TFA filtrando la resina con una usa e getta, cartuccia PP poroso in una nuova pre-pesava 20 flacone di vetro scintillazione ml. Un usa e getta, PP pipetta è conveniente per trasferire le soluzioni scissione cocktail. </li><li> Aggiungere 1 ml di cocktail scissione fresca per risciacquare la resina e raccogliere qualsiasi peptoid residuo. Ripetere 2x. </li><li> Evaporare TFA soffiando una leggera corrente di azoto o utilizzando un Biotage V10 evaporatore. </li><li> Riprendere il petrolio greggio in 6 mLdi acetonitrile / acqua 1:1 (v / v) per HPLC. Freeze e liofilizzare. Ripeti. </li><li> Registrare il peso del prodotto grezzo. Archiviare come una polvere secca a -20 ° C </li><li> Scissione di prova (opzionale): Una scissione di prova sul 0,5% della resina può essere eseguita per determinare rapidamente la purezza e la massa del peptoid sintetizzati e se le condizioni di scissione sono state scelte corrette. Divisioni di prova sono particolarmente utili per monitorare l&#39;andamento della sintesi. </li></ol> 3. Caratterizzazione e purificazione del Polypeptoid <ol><li> Attraverso una combinazione di analisi HPLC, electrospray LC-MS, e / o MALDI-TOF, determinare la purezza del prodotto grezzo e se il peso desiderato molecolare è presente. </li><li> Preparare una ~ 5-10 mg / ml soluzione della polvere secca peptoid in acqua con acetonitrile come minimo necessario per solubilità. Filtro soluzione limpida di greggio prodotto peptoid con filtro da 0,45 micron siringa per rimuovere polvere e particelle. </li><li> Analitici HElectrospray PLC e LC-MS: Preparare una ~ 20 mg / ml soluzione greggio peptoid. Filtro 200 l con un filtro da 0,45 micron e iniettare 20 l. </li><li> MALDI: Miscelare 1 ml di ~ 20 mg / mL peptoid con 1 matrice microlitri. Spot 1 ml sulla piastra MALDI e lasciare asciugare all&#39;aria. Matrix e modalità di acquisizione dipende dal campione (Fig. 5). </li><li> Purificare la miscela grezza peptoid con inversione di fase di preparazione HPLC. Scegli il gradiente e la colonna (C4 o C18) in base alla idrofobicità di polypeptoid. Combina purificata frazioni, congelare, e liofilizzare, risultando in un soffice polvere bianca. Registrare il peso del prodotto finale. </li><li> Formazione di HCl sale (opzionale): Riprendere la polvere liofilizzata in 100 mM HCl (aq.) con acetonitrile minima. Trasferimento pre-pesato flaconcino di vetro. Congelamento e ri-liofilizzare. Ripetere 2x. Pesare per determinare la massa di polvere peptoid. </li></ol> 4. Nanosheet Formazione Peptoid Questa sezione describes il protocollo per formare fogli da una catena singola, specifica sequenza, anfifilici 36-mer peptoid (Fig. 1). Dopo il filone peptoid è sintetizzato, purificata e liofilizzati come sopra descritto, la polvere bianca è sciolto in DMSO per fare una soluzione madre 2 mM. <ol><li> Preparare 500 ml di soluzione di 20 mM peptoid nel buffer foglio formazione (10 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, pH 8.0 in acqua) in un flaconcino 1 bicchierino di vetro. In primo luogo, aggiungete 445 ml di acqua Milli-Q, 50 ml di tampone 10x formazione del foglio, e vortex per miscelare. Poi, aggiungere 5 ml di soluzione 2 magazzino peptoid mM e delicatamente soluzione turbinio. Tappo del flaconcino di vetro. </li><li> Fogli sono formati dalla agitazione della soluzione acquosa diluita peptoid. Lentamente inclinando il flacone di vetro dalla posizione orizzontale a posizione verticale i risultati in fogli. Gentle scuotendo produce anche schede, tuttavia, i fogli tendono ad essere più piccoli e con meno bordi dritti. Un&#39;analisi più approfondita del meccanismo di formazione del foglio è Reported separatamente 2. </li><li> Per molti di alta qualità lenzuola, ruotare le fiale di vetro intorno all&#39;asse orizzontale lentamente (&lt;1 rpm) per 1-3 giorni. Un risorse tecniche adeguate RKVSD rotatori tubo Rotamix o un rocker personalizzato in grado di eseguire questo continuo. </li><li> Dialisi di nanosheets (opzionale): In alcune applicazioni, può essere necessario rimuovere qualsiasi catene libero peptoid o buffer / sali. Immergere un Float-a-Lyzer 100 kD membrana nel buffer desiderato per 15 minuti. Carico 500 microlitri soluzione foglio peptoid nell&#39;apposita camera. Mettere a bagno in 500 ml di tampone desiderato, mescolando con un ancoretta magnetica a 60 giri. Lasciare dialisi di fogli di procedere per 4 ore. Ogni, cambio ora con un ramo nuovo di soluzione tampone. </li></ol> 5. Microscopia di fluorescenza di nanosheets <ol><li> Immagini di fluorescenza del nanosheets erano ripreso con Nile Red, un colorante ecologicamente sensibili la cui intensità di fluorescenza aumenta quando è localizzata in hydrambienti ophobic (Fig. 2). </li><li> Aggiungere 1 ml di 100 mM Nile Red a 100 microlitri della soluzione nanosheet per ottenere una concentrazione finale di 1 mM di Nile Red. </li><li> Fare una soluzione all&#39;1% di agarosio in acqua calda e versare in un piatto di plastica Petri. Garantire la soluzione di agarosio è di circa 1 / 8 pollici di spessore e lasciare raffreddare la soluzione indisturbato su una superficie piana. Dopo il set di agarosio, utilizzare una spatola per tagliare e trasferire 1 cm x 1 cm quadrati un vetrino. </li><li> Per raccogliere i fogli sullo stesso piano, punto 1 ml di soluzione foglio sul pezzo di agarosio. Lasciare l&#39;agarosio per assorbire il buffer per 2 minuti, lasciando i fogli in superficie. Immagine entro 15 minuti, altrimenti il ​​agarosio inizierà a deformarsi a causa della disidratazione. </li><li> Ai fogli di immagine in soluzione, 15 microlitri di carico all&#39;interno di un 20 mm di diametro 0,12 guarnizione mm su un vetrino. Coprire con un coprioggetto. Se i fogli sono semplicemente inserita tra un vetrino e coprioggetto senza una guarnizione, molti fogli will taglio e l&#39;evaporazione apparentemente minore causerà i fogli di muoversi in continuazione. </li><li> Fogli immagine sotto illuminazione epifluorescenza (ad esempio un Olympus IX81 microscopio invertito dotato di un iXonEM Andor spettri + EMCCD con un filtro rosso del Texas). </li></ol> 6. Microscopia elettronica a scansione (SEM) di nanosheets <ol><li> Etch su substrato di silicone (opzionale) Plasma: I chip di silicio vengono incise al plasma per aiutare nella adsorbimento di fogli. Posizionare il chip di silicio nella camera a vuoto di un pulitore di plasma (es. Harrick Plasma Cleaner / Sterilizzatore PDC-32G). Pompa fino a 200 mTorr e impostare la bobina RF di 18W (impostazione alta per PDC-32G). Etch per 2 minuti. </li><li> Calo del 20 ml di soluzione su un foglio peptoid plasma trattato substrato di silicio. Lasciare riposare per 3 minuti. Rimuovere la soluzione in eccesso con la punta di Kim-wipe. Pipettare 20 ml di acqua sulla superficie e rimuovere la soluzione in eccesso di nuovo per rimuovere tampone e sali. Ripetere 4 volte. </li><li> In alternativa, comporreyze le soluzioni foglio peptoid contro l&#39;acqua per rimuovere tampone e il sale. Calo del 20 ml di soluzione foglio dializzati sul plasma trattati con substrati di silicio. Aria secca del campione. </li><li> Fogli con immagini SEM (ad esempio Zeiss Gemini Ultra-55 Analytical microscopio elettronico a scansione) con un in-lente rivelatore e ad energie del fascio tra 1 kV e 5 kV (Fig. 3). </li></ol> 7. Note sulla sicurezza: <ol><li> Dimetilformammide e diclorometano sono ragionevolmente sospettati agenti cancerogeni. </li><li> N, N-Diisopropylcarbodiimide, 4-methylpiperdine e acido bromoacetico sono pericolosi per la pelle, occhi e vie respiratorie. Essi devono essere utilizzati nel cofano con cura. Può essere tossico se inalato o assorbito attraverso la pelle, e l&#39;esposizione può provocare sensibilizzazione. I contenitori vuoti trattengono residui di prodotto (liquido / vapore) e deve essere accuratamente sciacquati prima di rimuoverle dal cofano. </li><li> TFA è un acido forte, ed è estremamente distruttivo per il tratto respiratorio superiore, occhi epelle. TFA è anche volatili mantenere soluzioni concentrate di TFA nel cappuccio in qualsiasi momento per evitare danni respiratori. Corretto uso DPI, e l&#39;attenzione durante la manipolazione di soluzioni di TFA. Guanti di cambiare immediatamente se entrano in contatto con TFA, e subito ripulire eventuali fuoriuscite. </li></ol> 8. Rappresentante dei risultati: Questa sezione descrive la sintesi, caratterizzazione e purificazione di una sequenza-specifica 36-mer catena peptoid che si ripiega in una altamente ordinata nanosheet 3 (Fig. 1). Il blocco-charge peptoid H-[Nae-NPE] 9 - [NCE-NPE] 9-NH 2 è stato sintetizzato in 100 mg di resina Rink amide. Una soluzione di ammina M 2 è stato utilizzato per tutte le reazioni di spostamento, che sono state effettuate per 60 minuti per i residui 1-18 e 120 minuti per i residui 19-36. t-butil beta-alanina HCl è stato convertito in base libera (vedi la discussione), mentre phenethylamine e Boc-etilendiammina erano entrambi directl utilizzatiy. La resina è stata tagliata con il 95% TFA, triispropylsilane 2,5%, 2,5% di acqua per 2 ore. TFA era evaporata e l&#39;olio viscoso risultante (~ 180 mg) è stato re-sciolta in 6 mL acetonitrile: acqua 1:1 (v / v). La purezza del prodotto (Fig. 4) e la presenza della massa del prodotto è stata confermata da analisi di RP-HPLC (30-80% di pendenza acetonitrile acqua, entrambi contenenti 0,1% (v / v) TFA, a 1 mL / min per 30 minuti a 60 ° C con una C18, 5 micron, 50 x 2 mm di colonna) e MALDI (Fig. 5). Depurazione mediante HPLC in fase inversa su una colonna Vydac C18 (10 micron, 22 mm x 250 mm) ha proceduto, con una pendenza del 30-60% acetonitrile in acqua con 0,1% TFA più di 60 minuti a 10 mL / min. La colonna è stato caricato con 60 mg di prodotto grezzo per ogni corsa cromatografica. Le frazioni purificate sono state combinate basato sulla purezza di analisi RP-HPLC (Fig. 4) e liofilizzato per produrre ~ 80 mg di una polvere bianca soffice. Purificato blocco carica peptoid molecolareil peso è stato confermato da MALDI. 1 ml di 100 mM purificato peptoid in acetonitrile: acqua 1:1 (v / v) è stato mescolato con 1 ml di matrice (5 mg / ml di α-ciano-4-idrossicinnamici acido in acetonitrile: acqua 1:1 v / v e 0,1% TFA) e 1 ml è stato avvistato sulla piastra MALDI. Dopo che il campione essiccato all&#39;aria, è stata collocata nella Applied Biosystems / MDS SCIEX 4800 MALDI TOF / TOF Analyzer. Le modalità di acquisizione ed elaborazione sono stati lineari di piccola massa. Il peso calcolato è stato inserito nella massa mirate per regolare automaticamente il tempo di ritardo. L&#39;intensità del laser è stata impostata a 3400. La massa osservata, 4981,2, fiammiferi vicino a calcolare la massa di 4981,74. La polvere liofilizzata purificato è stato dissolto in DMSO per fare una soluzione stock 2 mm, che possono essere conservati a 4 ° C. Schede sono state preparate dal protocollo di cui sopra e ripreso con fluorescenza microscopia ottica e SEM (Fig. 2 e 3). Una varietà di forme con dimensioni caratteristiche che vanno fino a 300 micron vengono osservati, e notabLy, bordi diritti sono prominenti. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig1.jpg" /> Figura 1 Sequenza del blocco carica peptoid H-[Nae-NPE] 9 -. [NCE-NPE] 9-NH 2. Una singola catena, carica blocco, polypeptoid anfifilici 36-mer auto-assembla in altamente ordinato, bidimensionale nanosheets 3. Il peso molecolare è calcolato 4981,74. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig2.jpg" /> Figura 2. Immagini di microscopia a fluorescenza di nanosheets peptoid. Lenzuola erano formati da una soluzione al 20 mM peptoid in 10 mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8.0. Le lenzuola erano proietta sulla agarosio con 1μM Nile Red. Barre di scala sono 100 micron. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig3.jpg" /> Figura 3. Acquisizione di immagini di microscopia elettronicadi nanosheets peptoid. Lenzuola erano formati da una soluzione al 20 mM peptoid in 10 mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8.0. Barre di scala sono 5 micron. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig4.jpg" /> Figura 4 analitica HPLC in fase inversa traccia di H-[Nae-NPE] 9 -. [NCE-NPE] 9-NH 2. Il greggio e purificato analitiche HPLC traccia (30-80% di pendenza a 1 ml / min più di 30 minuti a 60 ° C con una C18, 5 micron, 50 x 2 mm di colonna) del greggio e purificato blocco carica peptoid H-[ Nae-NPE] 9 - [NCE-NPE] 9-NH 2 è indicata. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig5.jpg" /> Figura 5 MALDI-TOF spettroscopia di massa traccia di H-[Nae-NPE] 9 -. [NCE-NPE] 9-NH 2. La massa osservata, 4981,2, è in accordo vicino alla massa calcolata, 4981,74.

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N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discovery+of+nanomolar+ligands+for+7-transmembrane+G-protein+coupled+receptors+from+a+diverse+(N-substituted)glycine+peptoid+Library.">Discovery of nanomolar ligands for 7-transmembrane G-protein coupled receptors from a diverse (N-substituted)glycine peptoid Library.</a> J. Med. Chem. 37, 2678-2685 (1994).</li><li>Alluri, P., Liu, B., Yu, P., Xiao, X., Kodadek, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterization+of+coactivator-binding+peptoids+from+a+combinatorial+library.">Isolation and characterization of coactivator-binding peptoids from a combinatorial library.</a> Moleular Biosystems. 2, 568-579 (2006).</li><li>Figliozzi, G. M., Goldsmith, R., Ng, S., Banville, S. C., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+N-(substituted)glycine+peptoid+libraries.">Synthesis of N-(substituted)glycine peptoid libraries.</a> Methods Enzymol. 267, 437-447 (1996).</li><li>Culf, A. S., Ouellette, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-phase+synthesis+of+N-substituted+glycine+oligomers+(&amp;alpha;+peptoids)+and+derivatives.">Solid-phase synthesis of N-substituted glycine oligomers (&amp;alpha; peptoids) and derivatives.</a> Molecules. 15, 5282-5335 (2010).</li><li>Burkoth, T. S., Fafarman, A. T., Charych, D. H., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporation+of+unprotected+heterocyclic+side+chains+into+peptoid+oligomers+via+solid-phase+submonomer+synthesis.">Incorporation of unprotected heterocyclic side chains into peptoid oligomers via solid-phase submonomer synthesis.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 8841-8845 (2003).</li></ol>

Non abbiamo nulla da rivelare.

Applicazioni e Significato Questo protocollo descrive un metodo semplice ed efficiente di sintesi peptoid e acquosa auto-assemblaggio del peptoids in nanosheets. La maggior parte dei laboratori sono facilmente in grado di sintetizzare peptoids quanto i materiali poco costosi, competenze di base e le tecniche semplici sono utilizzati 4. Allo stesso modo, l&#39;auto-assemblaggio di ultra-sottile, altamente ordinato nanosheets richiede semplicemente ripetuto inclinando un flacone di una soluzione acquosa diluita peptoid 2. Peptoids sono promettenti materiali per la ricerca biomedica e la nanoscienza, perché sono robusti e flessibili ma sinteticamente sequenza-specifica e altamente configurabile 5. Peptoids hanno dimostrato l&#39;attività biologica (6,7 terapeutici, diagnostici 8, consegna intracellulare 9-10) e pieghevole in nanostrutture gerarchico 3, 11-14. A causa della loro sintesi modulare, combinatoria peptoid librAriete 15-19 possono essere facilmente sintetizzati e sottoposti a screening per un&#39;ampia serie di attività o proprietà. In particolare, il nanosheets fungere da piattaforma per il potenziale bidimensionale ponteggi schermo, mimetici di membrana, sensori biologici, mimetici proteine ​​e fabbricazione del dispositivo. Con le sequenze praticamente inesauribile diverse possibili, il mondo della ricerca peptoid si sta rapidamente espandendo. Variabili in sintesi in fase solida submonomer di polypeptoids A causa della possibilità di scegliere tra un alfabeto incredibilmente vasta e diversificata di monomeri 20, il metodo submonomer esigenze modifiche occasionali nei casi in cui aumentare l&#39;efficienza di accoppiamento di ogni passo sarà migliorare la resa complessiva del prodotto. Incorporazione di catene laterali non protetti eterociclici richiede l&#39;uso di acido cloroacetico invece di acido bromoacetico 21. Tempi di spostamento estesi e superioriconcentrazioni di ammina sono di solito impiegati dopo circa 20 giunti per lunghe sequenze peptoid o ammine meno nucleofilo. Riscaldamento del recipiente di reazione a 35 ° C, utilizzando un vaso con camicia d&#39;acqua di reazione, aiuta a provocare la reazione. Per altamente volatili, ammine, come isopropilamminico, bisogna fare attenzione per evitare l&#39;evaporazione. Ammine in forma di sale HCl, come t-butil beta-alanina HCl, hanno bisogno di essere liberi-based prima di essere introdotti nella reazione spostamento. Ciò può essere ottenuto sciogliendo o sospendendo l&#39;ammina in DCM (~ 5g amine/25 mL DCM), e neutralizzare con una soluzione equimolare di idrossido di sodio in acqua in un imbuto separatore. Lo strato di DCM è raccolta e lo strato acquoso viene lavata con DCM aggiuntivi. Gli strati DCM combinate sono seccato su solfato sodico e filtrata in un pallone pre-pesato fondo rotondo. Rimuovere il solvente per evaporazione rotante per produrre un olio, e registrare il peso del prodotto. During il passo scissione, cocktail scissione TFA e il tempo scissione dipende dal numero e dalla varietà dei gruppi protettori utilizzati. Linee guida per cocktail scissione sono simili a spaccature tradizionali deprotezione peptide 1. In generale, 10 incubazioni minuti sono necessari per le sequenze senza proteggere i gruppi o le sequenze con pochi gruppi fortemente acido labile proteggere (ad esempio BOC, tritil). Due incubazioni ora sono raccomandati per le sequenze con gruppi protettori più difficili (ad esempio t-butile, Mtr, PBF) o sequenze con molti gruppi protettori per assicurare deprotezione completo di ogni catena. Greggio prodotti peptoid generalmente si dissolvono in acetonitrile: acqua 1:1 (v / v), ma le proporzioni acetonitrile superiori sono comuni con catene laterali con un idrofobicità complessivo elevato.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reagente </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti </td></tr><tr><td> Dimetilformammide </td><td> EMD </td><td> EM-DX1726P-1 </td><td> 99 +% </td></tr><tr><td> N-methylpyrrolidinone </td><td> BDH </td><td> BDH1141-4LP </td><td> 99% </td></tr><tr><td> Acido bromoacetico </td><td> Acros Organics </td><td> 200000-106 </td><td> 99% </td></tr><tr><td> 4-Methylpiperidine </td><td> Sigma Aldrich </td><td> M73206 </td><td> 96% </td></tr><tr><td> N, N-diisopropylcarbodiimide </td><td> Chem-Impex </td><td> 001100 </td><td> 99,5% </td></tr><tr><td> Diclorometano </td><td> EMD </td><td> EMD-DX0835 </td><td> ACS grado </td></tr><tr><td> Acetonitrile </td><td> EMD </td><td> EM-AX0145P-1 </td><td> 99,8% </td></tr><tr><td> Acido trifluoroacetico </td><td> Sigma Aldrich </td><td> T6508 </td><td> 99% </td></tr><tr><td> Triisopropylsilane </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 233781 -10G </td><td> Per la scissione TFA </td></tr><tr><td> 1,2-Dicloroetano </td><td> JT Baker </td><td> JTH076-33 </td><td> Per siliconization di reattori di vetro </td></tr><tr><td> Phenethylamine </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 407267-100ML </td><td> &gt; 99,5% idrofobico della catena laterale ammina </td></tr><tr><td> Boc-etilendiammina </td><td> CNH Technologies </td><td> C-1112 </td><td> Cationici side-chain ammina </td></tr><tr><td> t-butil beta-alanina HCl </td><td> Chem-Impex internazionale </td><td> 04407 </td><td> Anionici side-chain ammina </td></tr><tr><td> α-ciano-4-acido idrossicinnamici </td><td> Sigma Aldrich </td><td> C8982-10X10MG </td><td> Per MALDI matrice </td></tr><tr><td> Nile Red </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 19123-10mg </td><td> Imaging per fluorescenza </td></tr><tr><td> Dichlorodimethylsilane </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 80430-500G-F </td><td> Per siliconization di reattori di vetro </td></tr><tr><td> Monouso PP carrello porosocrinale </td><td> Separazioni applicata </td><td> 2416 </td><td> 6 ml in polipropilene cartuccia con 20 mm in PE fritta </td></tr><tr><td> Usa e getta a 3 vie luer adattatore </td><td> Cole Parmer </td><td> 31200-80 </td><td> Rubinetto per monouso nave reazione di sintesi manuale </td></tr><tr><td> Luer Lock anello </td><td> Cole Parmer </td><td> 45503-19 </td><td> ¼ &quot;usa e getta per il montaggio manuale nave reazione di sintesi </td></tr><tr><td> Raccordi Luer </td><td> Cole Parmer </td><td> 45500-20 </td><td> ¼ &quot;usa e getta per il montaggio manuale nave reazione di sintesi </td></tr><tr><td> Monouso PP pipette </td><td> VWR </td><td> 16001-194 </td><td> Per i trasferimenti TFA </td></tr><tr><td> Luer lock siringa di plastica </td><td> Scientifico Nazionale </td><td> S7515-5 </td><td> 6 siringhe mL </td></tr><tr><td> 1 bicchierino di vetro fiala </td><td> VWR </td><td> 66011-041 </td><td> Con fenolici stampato tappo a vite con polivinile faccia fodera polpa </td></tr><tr><td> 20 ml Scinlazione fiala </td><td> VWR </td><td> 66022-060 </td><td> Con annesso cappuccio in PP e fogli di rivestimento polpa </td></tr><tr><td> Secure-sigillo adesivo spacer </td><td> Invitrogen </td><td> S-24736 </td><td> Fluorescenza per immagini </td></tr><tr><td> Vetrini </td><td> Electron Microscopy Sciences </td><td> 63411 </td><td> Fluorescenza per immagini </td></tr><tr><td> Copertura antiscivolo </td><td> VWR </td><td> 48366-067 </td><td> Fluorescenza per immagini </td></tr><tr><td> 4 &quot;wafer di silicio </td><td> Ted Pella </td><td> 16007 </td><td> Pre-dadi in chips millimetri 5x7 </td></tr><tr><td> 0,45 filtro </td><td> VWR, Acrodisc </td><td> 28143-924 </td><td> Per HPLC. Membrana in PTFE </td></tr><tr><td> Agarosio </td><td> BD </td><td> 212272 </td><td> Fluorescenza per immagini </td></tr><tr><td> SPE pressione di aspirazione </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 57044 </td><td> Esempio di collettore sottovuoto SPE </td></tr><tr><td> Vaso di vetro poroso </td><td> Ace di vetro </td><td> 6402-12 </td><td> Porosità Cfritta </td></tr><tr><td> Plasma Cleaner / Sterilizzatore </td><td> Harrick Plasma </td><td> PDC-32G </td><td> Esempio di pulizia al plasma per preparare chip di silicio per SEM </td></tr></tbody></table>

solid-phase submonomer synthesis of peptoid polymers and their self-assembly into highly-ordered nanosheets

Peptoids sono una nuova classe di biomimetici, non naturali, sequenza-specifica heteropolymers che resistono proteolisi, mostra una potente attività biologica, e piegare in nanostrutture di ordine superiore. Strutturalmente simili ai peptidi, peptoids sono poli per sostituzione glycines, su cui sono fissati le catene laterali al di azoto piuttosto che l&#39;alfa-carbonio. La loro facilità di sintesi e diversità strutturale consente la sperimentazione di principi di progettazione fondamentali per guidare de novo di progettazione e ingegneria di nuovi materiali biologicamente attivi e nanostrutturati. Qui, un semplice manuale peptoid protocollo sintesi viene presentata, che permette la sintesi di polypeptoids lunga catena (fino a 50mers) dei rendimenti eccellenti. Solo le attrezzature di base, semplici tecniche (ad esempio liquido trasferimento, filtrazione) e reagenti disponibili in commercio sono tenuti, rendendo peptoids un&#39;aggiunta accessibile a toolkit molti ricercatori &#39;. La spina dorsale peptoid si coltiva un monomero in un tempo vtra l&#39;altro il metodo submonomer che consiste in due passi Oltre ciclo monomero: acilazione e spostamento. In primo luogo, l&#39;acido bromoacetico attivate in situ con N, N-diisopropylcarbodiimide acylates una resina-legato amine secondarie. In secondo luogo, lo spostamento nucleofila del bromuro di un&#39;ammina primaria segue l&#39;introduzione della catena laterale. Le due fasi del ciclo è iterato fino a quando la lunghezza della catena desiderata. L&#39;efficienza di questo accoppiamento in due fasi di ciclo supera regolarmente il 98% e permette la sintesi di peptoids i 50 residui. Diverse sequenze altamente configurabile, preciso e chimicamente sono raggiungibili con il metodo submonomer centinaia di ammine primarie prontamente disponibili possono essere direttamente incorporati. Peptoids stanno emergendo come un materiale versatile biomimetici per la ricerca Nanobioscience a causa della loro sintesi flessibilità, robustezza, e ordinare a livello atomico. La piegatura di una singola catena, anfifilici, informazionizione ricca di polypeptoid in una altamente ordinato nanosheet è stato recentemente dimostrato. Questo peptoid è un 36-mer, che consiste in soli tre monomeri diversi disponibili in commercio: idrofobo, cationici e anionici. Le catene laterali idrofobiche feniletil sono sepolti nel nucleo nanosheet mentre l&#39;ammina ionica e catene laterali carbossilico allinearsi sulle facce idrofilo. Il nanosheets peptoid fungere da piattaforma potenziale di mimetici di membrana, di proteine ​​mimetici, fabbricazione del dispositivo, e sensori. Metodi per la sintesi peptoid, formazione del foglio, e immagini di microscopia sono descritti e fornire un metodo semplice per realizzare in futuro progetti nanosheet peptoid.

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Solid-phase Submonomer Synthesis of Peptoid Polymers and their Self-Assembly into Highly-Ordered Nanosheets

Un manuale semplice e generale metodo di sintesi peptoid con attrezzature di base e dei reagenti disponibili in commercio è delineato, consentendo peptoids per essere facilmente sintetizzati nella maggior parte dei laboratori. La sintesi, purificazione e caratterizzazione di un 36mer peptoid anfifilici è descritto, così come la sua auto-assemblaggio in altamente ordinato nanosheets.

Sintesi in fase solida Submonomer dei Polimeri Peptoid e il loro self-assembly in altamente ordinato nanosheets

Peptoids are a novel class of biomimetic, non-natural, sequence-specific heteropolymers that resist proteolysis, exhibit potent biological activity, and ...

solid-phase-submonomer-synthesis-peptoid-polymers-their-self-assembly

Research

JoVE Journal

Bioengineering

29.1K Views.  Lawrence Berkeley National Laboratory. Un manuale semplice e generale metodo di sintesi peptoid con attrezzature di base e dei reagenti disponibili in commercio è delineato, consentendo peptoids per essere facilmente sintetizzati nella maggior parte dei laboratori. La sintesi, purificazione e caratterizzazione di un 36mer peptoid anfifilici è descritto, così come la sua auto-assemblaggio in altamente ordinato nanosheets.

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Shape Memory Polymers for Active Cell Culture

Shape memory polymers (SMPs) are a class of "smart" materials that have the ability to change from a fixed, temporary shape to a pre-determined permanent shape upon the application of a stimulus such as heat1-5. In a typical shape memory cycle, the SMP is first deformed at an elevated temperature that is higher than its transition temperature, Ttrans [either the melting temperature (Tm) or the glass transition temperature (Tg)]. The deformation is elastic in nature and mainly leads to a reduction in conformational entropy of the constituent network chains (following the rubber elasticity theory). The deformed SMP is then cooled to a temperature below its Ttrans while maintaining the external strain or stress constant. During cooling, the material transitions to a more rigid state (semi-crystalline or glassy), which kinetically traps or "freezes" the material in this low-entropy state leading to macroscopic shape fixing. Shape recovery is triggered by continuously heating the material through Ttrans under a stress-free (unconstrained) condition. By allowing the network chains (with regained mobility) to relax to their thermodynamically favored, maximal-entropy state, the material changes from the temporary shape to the permanent shape.
Cells are capable of surveying the mechanical properties of their surrounding environment6. The mechanisms through which mechanical interactions between cells and their physical environment control cell behavior are areas of active research. Substrates of defined topography have emerged as powerful tools in the investigation of these mechanisms. Mesoscale, microscale, and nanoscale patterns of substrate topography have been shown to direct cell alignment, cell adhesion, and cell traction forces7-14. These findings have underscored the potential for substrate topography to control and assay the mechanical interactions between cells and their physical environment during cell culture, but the substrates used to date have generally been passive and could not be programmed to change significantly during culture. This physical stasis has limited the potential of topographic substrates to control cells in culture.
Here, active cell culture (ACC) SMP substrates are introduced that employ surface shape memory to provide programmed control of substrate topography and deformation. These substrates demonstrate the ability to transition from a temporary grooved topography to a second, nearly flat memorized topography. This change in topography can be used to control cell behavior under standard cell culture conditions.

A method for developing cell culture substrates with the ability to change topography during culture is described. The method makes use of smart materials known as shape memory polymers that have the ability to memorize a permanent shape. This concept is adaptable to a wide range of materials and applications.

Shape Memory Polymers per la Cultura cella attiva

Shape memory polymers (SMPs) are a class of "smart" materials that have the ability to change from a fixed, temporary shape to a pre-determined permanent ...

Ricerca

Bioingegneria

Directed Cellular Self-Assembly to Fabricate Cell-Derived Tissue Rings for Biomechanical Analysis and Tissue Engineering

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do not have suitable autologous donor vessels due to disease progression or previous harvest. The aim of vascular tissue engineering is to develop a suitable alternative source for these bypass grafts. In addition, engineered vascular tissue may prove valuable as living vascular models to study cardiovascular diseases. Several promising approaches to engineering blood vessels have been explored, with many recent studies focusing on development and analysis of cell-based methods.2-5 Herein, we present a method to rapidly self-assemble cells into 3D tissue rings that can be used in vitro to model vascular tissues.
To do this, suspensions of smooth muscle cells are seeded into round-bottomed annular agarose wells. The non-adhesive properties of the agarose allow the cells to settle, aggregate and contract around a post at the center of the well to form a cohesive tissue ring.6,7 These rings can be cultured for several days prior to harvesting for mechanical, physiological, biochemical, or histological analysis. We have shown that these cell-derived tissue rings yield at 100-500 kPa ultimate tensile strength8 which exceeds the value reported for other tissue engineered vascular constructs cultured for similar durations (&lt;30 kPa).9,10 Our results demonstrate that robust cell-derived vascular tissue ring generation can be achieved within a short time period, and offers the opportunity for direct and quantitative assessment of the contributions of cells and cell-derived matrix (CDM) to vascular tissue structure and function.

This article outlines a versatile method to create cell-derived tissue rings by cellular self-assembly. Smooth muscle cells seeded into ring-shaped agarose wells aggregate and contract to form robust three-dimensional (3D) tissues within 7 days. Millimeter-scale tissue rings are conducive to mechanical testing and serve as building blocks for tissue assembly.

Diretto Cellular Self-Assembly di fabbricare Cell-Derived Anelli tessuto per l&#39;analisi biomeccanica e di ingegneria dei tessuti

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do ...

Optical Control of Living Cells Electrical Activity by Conjugated Polymers

Hybrid interfaces between organic semiconductors and living tissues represent a new tool for in-vitro and in-vivo applications. In particular, conjugated polymers display several optimal properties as substrates for biological systems, such as good biocompatibility, excellent mechanical properties, cheap and easy processing technology, and possibility of deposition on light, thin and flexible substrates. These materials have been employed for cellular interfaces like neural probes, transistors for excitation and recording of neural activity, biosensors and actuators for drug release. Recent experiments have also demonstrated the possibility to use conjugated polymers for all-optical modulation of the electrical activity of cells. Several in-vitro study cases have been reported, including primary neuronal networks, astrocytes and secondary line cells. Moreover, signal photo-transduction mediated by organic polymers has been shown to restore light sensitivity in degenerated retinas, suggesting that these devices may be used for artificial retinal prosthesis in the future. All in all, light sensitive conjugated polymers represent a new approach for optical modulation of cellular activity.
In this work, all the steps required to fabricate a bio-polymer interface for optical excitation of living cells are described. The function of the active interface is to transduce the light stimulus into a modulation of the cell membrane potential. As a study case, useful for in-vitro studies, a polythiophene thin film is used as the functional, light absorbing layer, and Human Embryonic Kidney (HEK-293) cells are employed as the biological component of the interface. Practical examples of successful control of the cell membrane potential upon stimulation with light pulses of different duration are provided. In particular, it is shown that both depolarizing and hyperpolarizing effects on the cell membrane can be achieved depending on the duration of the light stimulus. The reported protocol is of general validity and can be straightforwardly extended to other biological preparations.

A method for stimulation of in-vitro cell cultures electrical activity with visible light, based on the use of organic semiconducting polymers is described.

Controllo ottico di cellule viventi attività elettrica da coniugati Polimeri

Hybrid interfaces between organic semiconductors and living tissues represent a new tool for in-vitro and in-vivo applications. In particular, conjugated ...

Fabrication of a Dipole-assisted Solid Phase Extraction Microchip for Trace Metal Analysis in Water Samples

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water samples. A brief overview of the evolution of chip-based SPE techniques is provided. This is followed by an introduction to specific polymeric materials and their role in SPE. To develop an innovative dipole-assisted SPE technique, a chlorine (Cl)-containing SPE functionality was implanted into a poly(methyl methacrylate) (PMMA) microchip. Herein, diverse analytical techniques including contact angle analysis, Raman spectroscopic analysis, and laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) analysis were employed to validate the utility of the implantation protocol of the C-Cl moieties on the PMMA. The analytical results of the X-ray absorption near-edge structure (XANES) analysis also demonstrated the feasibility of the Cl-containing PMMA used as an extraction medium by virtue of the dipole-ion interactions between the highly electronegative C-Cl moieties and the positively charged metal ions.

The fabrication protocol of a dipole-assisted solid phase extraction microchip for the trace metal analysis is presented.

Realizzazione di un dipolo-assistita estrazione in fase solida Microchip per Trace analisi dei metalli in campioni di acqua

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water ...

Synthesis of Gold Nanoparticle Integrated Photo-responsive Liposomes and Measurement of Their Microbubble Cavitation upon Pulse Laser Excitation

Photo-responsive nanoparticles (NPs) have received considerable attention because of their potential in providing spatial, temporal, and dosage control over the drug release. However, most of the relevant technologies are still in the development process and are unprocurable by clinics. Here, we describe a facile fabrication of these photo-responsive NPs with commercially available gold NPs and thermo-responsive liposomes. Calcein is used as a model drug to evaluate the encapsulation efficiency and the release kinetic profile upon heat/light stimulation. Finally, we show that this photo-triggered release is due to the membrane disruption caused by microbubble cavitation, which can be measured with hydrophone.

This protocol describes a simple preparation method for gold nanoparticle integrated photo-responsive liposomes with the commercially available materials. It also shows how to measure the microbubble cavitation process of the synthesized liposomes upon the treatment of pulsed laser.

Sintesi di nanoparticelle d&#39;oro liposomi Integrated Photo-reattiva e la misurazione del loro microbolle cavitazione su impulso laser di eccitazione

Photo-responsive nanoparticles (NPs) have received considerable attention because of their potential in providing spatial, temporal, and dosage control ...

High-throughput Identification of Bacteria Repellent Polymers for Medical Devices

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as contributing to antimicrobial resistance. One possible avenue for the reduction of device-associated infections is the identification of bacteria-repellent polymer coatings for these devices, which would prevent bacterial binding at the initial attachment step. A method for the identification of such repellent polymers, based on the parallel screening of hundreds of polymers using a microarray, is described here. This high-throughput method resulted in the identification of a range of promising polymers that resisted binding of various clinically relevant bacterial species individually and also as multi-species communities. One polymer, PA13 (poly(methylmethacrylate-co-dimethylacrylamide)), demonstrated significant reduction in attachment of a number of hospital isolates when coated onto two commercially available central venous catheters. The method described could be applied to identify polymers for a wide range of applications in which modification of bacterial attachment is important.

A high-throughput microarray method for the identification of polymers which reduce bacterial surface binding on medical devices is described.

High-throughput identificazione di batteri Polimeri repellente per dispositivi medici

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as ...

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), their ultimate clinical use has been hampered by the lack of biologically-relevant degradation observed for most smart materials. This is particularly true for temperature-responsive hydrogels, which are almost uniformly based on polymers that are functionally non-degradable (e.g., poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) or poly(oligoethylene glycol methacrylate) (POEGMA)). As such, to effectively translate the potential of thermoresponsive hydrogels to the challenges of remote-controlled or metabolism-regulated drug delivery, cell scaffolds with tunable cell-material interactions, theranostic materials with the potential for both imaging and drug delivery, and other such applications, a method is required to render the hydrogels (if not fully degradable) at least capable of renal clearance following the required lifetime of the material. To that end, this protocol describes the preparation of hydrolytically-degradable hydrazone-crosslinked hydrogels on multiple length scales based on the reaction between hydrazide and aldehyde-functionalized PNIPAM or POEGMA oligomers with molecular weights below the renal filtration limit. Specifically, methods to fabricate degradable thermoresponsive bulk hydrogels (using a double barrel syringe technique), hydrogel particles (on both the microscale through the use of a microfluidics platform facilitating simultaneous mixing and emulsification of the precursor polymers and the nanoscale through the use of a thermally-driven self-assembly and cross-linking method), and hydrogel nanofibers (using a reactive electrospinning strategy) are described. In each case, hydrogels with temperature-responsive properties similar to those achieved via conventional free radical cross-linking processes can be achieved, but the hydrazone cross-linked network can be degraded over time to re-form the oligomeric precursor polymers and enable clearance. As such, we anticipate these methods (which may be generically applied to any synthetic water-soluble polymer, not just smart materials) will enable easier translation of synthetic smart materials to clinical applications.

Protocols are described for the fabrication of degradable thermoresponsive hydrogels based on hydrazone cross-linking of polymeric oligomers on the bulk scale, microscale, and nanoscale, the latter for preparation of both gel nanoparticles and nanofibers.

Fabbricando degradabile Hydrogel idrogeli su scale di lunghezza Multiple tramite estrusione reattiva, microfluidica, auto-assemblaggio ed elettrofilatura

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...

Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation

For the successful implementation of microfluidic reaction systems, such as PCR and electrophoresis, the movement of small liquid volumes is essential. In conventional lab-on-a-chip-platforms, solvents and samples are passed through defined microfluidic channels with complex flow control installations. The droplet actuation platform presented here is a promising alternative. With it, it is possible to move a liquid drop (microreactor) on a planar surface of a reaction platform (lab-in-a-drop). The actuation of microreactors on the hydrophobic surface of the platform is based on the use of magnetic forces acting on the outer shell of the liquid drops which is made of a thin layer of superhydrophobic magnetite particles. The hydrophobic surface of the platform is needed to avoid any contact between the liquid core and the surface to allow a smooth movement of the microreactor. On the platform, one or more microreactors with volumes of 10 &#181;L can be positioned and moved simultaneously. The platform itself consists of a 3 x 3 matrix of electrical double coils which accommodate either neodymium or iron cores. The magnetic field gradients are automatically controlled. By variation of the magnetic field gradients, the microreactors' magnetic hydrophobic shell can be manipulated automatically to move the microreactor or open the shell reversibly. Reactions of substrates and corresponding enzymes can be initiated by merging the microreactors or bringing them into contact with surface immobilized catalysts.

Lab-in-a-drop reaction systems allow the versatile implementation of complex reactions in a microfluidic scale. An automated actuation platform consisting of a 3 x 3 matrix of electromagnetic coils was developed and successfully used to merge two 10 &#181;L microreactors and thereby initiate an enzymatic reaction in the resulting liquid marbles.

Acquose goccioline utilizzate come microreattori enzimatica e loro attuazione elettromagnetica

For the successful implementation of microfluidic reaction systems, such as PCR and electrophoresis, the movement of small liquid volumes is essential. In ...

Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs). Achieving sufficient cellular uptake of SPIONs is a challenge that has traditionally been met by exposing cells to elevated concentrations of SPIONs or by prolonging exposure times (up to 72 hr). However, these strategies are likely to mediate toxicity. Here, we present the synthesis of the protein-based SPION magnetoferritin as well as a facile surface functionalization protocol that enables rapid cell magnetization using low exposure concentrations. The SPION core of magnetoferritin consists of cobalt-doped iron oxide with an average particle diameter of 8.2 nm mineralized inside the cavity of horse spleen apo-ferritin. Chemical cationization of magnetoferritin produced a novel, highly membrane-active SPION that magnetized human mesenchymal stem cells (hMSCs) using incubation times as short as one minute and iron concentrations as lows as 0.2 mM.

A protocol for the synthesis and cationization of cobalt-doped magnetoferritin is presented, as well as a method to rapidly magnetize stem cells with cationized magnetoferritin.

Sintesi di cationizzata Magnetoferritin per la magnetizzazione ultra-veloce di celle

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide ...

Engineering Molecular Recognition with Bio-mimetic Polymers on Single Walled Carbon Nanotubes

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the optical window where biological samples are most transparent. Here, we outline techniques to adsorb amphiphilic polymers and polynucleic acids onto the surface of SWNTs to engineer their corona phases and create novel molecular sensors for small molecules and proteins. These functionalized SWNT sensors are both biocompatible and stable. Polymers are adsorbed onto the nanotube surface either by direct sonication of SWNTs and polymer or by suspending SWNTs using a surfactant followed by dialysis with polymer. The fluorescence emission, stability, and response of these sensors to target analytes are confirmed using absorbance and near-infrared fluorescence spectroscopy. Furthermore, we demonstrate surface immobilization of the sensors onto glass slides to enable single-molecule fluorescence microscopy to characterize polymer adsorption and analyte binding kinetics.

We present a protocol for engineering the corona phase of near infrared fluorescent single walled carbon nanotubes (SWNTs) using amphiphilic polymers and DNA to develop sensors for molecular targets without known recognition elements.

Ingegneria riconoscimento molecolare con polimeri bio-mimetici sui singoli Walled nanotubi di carbonio

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the ...