저자는 귀중한 도움을 Byoung - 철 리, 필립 최과 사무엘 호 감사하고 싶습니다. 이 작품은 계약에 따라 에너지 미국학과, 기본 에너지 과학의 과학 오피스의 사무실에 의해 지원됩니다 로렌스 버클리 국립 연구소에서 분자 주조에서 진행되었습니다 번호 DE - AC02 - 05CH11231과 국방 위협 감소 계약 번호에 따라 기관 : IACRO - B0845281.

1. Polypeptoids의 고체 상 합성 Submonomer 고체 상 합성 (SPS)는 바로 이러한 고분자 수지 구슬 같은 불활성 고체 지원에 순서대로 특정 biopolymers 단계 - 현명한 합성하는 데 사용하는 일반적인 기법입니다. 높은 커플링 수율 및 초과 반응물 제거의 용이성은 SPS의 주요 장점입니다. 수지에 결합 반응 후, 여분의 시약은 단순히 탈진되고 구슬은 다음 반응 단계에 대한 준비가 씻어 있습니다. 최종 합성 반응 후, 전체 길이 oligomers은 수지에서 죽습 및 솔루션 위상 자료는 더 공부하실 수 있습니다. 여기서 우리는 순서 특정 peptoid의 폴리머를 생성하기 위해 SPS 절차를 적응. <ol><li> 설정 : 수동 peptoid 합성의 모든 단계는 일회용, 폴리 프로필렌 (PP) fritted 카트리지 또는 3 방향 꼭지를 갖춘 fritted 유리 반응 용기에서 진행하실 수 있습니다. 연기 후드의 모든 작업을 수행합니다. g에 incubations에 대한아가씨의 용기 또는 플라스틱 카트리지는, 부드럽게 거품 적절한 배합을위한 솔루션을 위해 질소 공급 팔 하나를 연결합니다. 또는 일회용 카트리지에 반응 incubations위한 로타리 흔드는에 모자와 장소 카트리지의 양쪽을 날인. 반응 혼합물 또는 세척을 드레인하려면 폐기물 트랩을 통해 진공을 집에 연결합니다. 배는 거친 프릿과 함께 fritted해야합니다. 유리 용기의 벽에 고집에서 구슬을 피하기 위해 유리 반응 용기를 Siliconize. dichloroethane의 5 % dichlorodimethylsilane (V / V)의 솔루션을 준비합니다. siliconizing 솔루션으로 가기 청결하고 건조하게 반응 용기를 채우기, 30 분 앉아 다음 배수 보자. 메탄올로 한 다음 DCE와 함께 한 그릇을 씻고. siliconizing 솔루션 활용할 수 있습니다, 그것을 저장해야한다. 어느 공기가 건조하거나 지워 초과 솔루션과 꼭지를 제거한 후에 건조까지 유리를 구울. 수지를 추가하기 전에 쿨 반응 들어왔습니다. </li><li> 링크 아미드 다시 100 MG을 (0.06 mmol) 추가fritted 반응 용기에 죄악. dimethylformamide 2 ML (DMF)를 추가하여 수지 그랬군요. 떨고 또는 10 분 버블링에 의해 선동. 치명적 수지를 분리 진공하여 솔루션을 드레인. </li><li> Fmoc 그룹을 deprotect 20 % DMF에 4 methylpiperidine (V / V) 1 ML을 추가합니다. 이분와 배수를위한 선동. 12 분 보육과 반복합니다. </li><li> , DMF 2 ML을 추가하는 15 초 동안 agitating와 배수에 의해 수지를 씻어. 배 반복합니다. </li><li> Bromoacetylation : DMF에 0.6 M bromoacetic 산성 (0.6 mmol)의 1 ML과 N의 86 μL, N&#39; - diisopropylcarbodiimide를 (0.93 동등한, 0.56 mmol)을 추가합니다. 30 분 동안 부드러운 버블링과 부화 후 드레인 및 DMF 2 ML (4X 반복)와 헹굼. </li><li> 변위 : N - methylpyrrolidinone에 1-2 M 아민 1 ML을 추가합니다. 30~120분에 대한 버블링과 부화 후 물기와 DMF (4X이 ML)로 헹굼. </li><li> submonomer주기, 단계 1.5 (bromoacetylation) 및 1.6 (displacemen를 반복하여 peptoid 사슬을 성장 계속T). </li></ol><ol start="8"><li> 최종 변위가 완료되면, DMF 2 ML (4X 반복)와 헹굼 후 dichloromethane 2 ML (배 반복). 모자와 절단까지 반응 용기를 저장합니다. </li><li> 합성 (옵션)에서 일시 중지 : peptoid 합성하는 동안 일시 중지하려면, 변위 반응을 완료하고 1.8 단계로 진행합니다. peptoid 체인을 성장을 계속하려면 다시 팽창 말린 수지 (단계 1.2)과 submonomer주기 (단계 1.5 1.6) 반복하여 합성을 다시 시작합니다. 수지 - peptoid의 활용은 순환 diketopiperazine 사이드 제품을 양식 수 있기 때문에 수지는 건조하고 2 변위 제외한 모든 변위 후 저장할 수 있습니다. </li><li> 동시에 여러 개의 syntheses 들어, 고체 상 추출 진공 매니폴드는 효율을 극대화하는 것이 좋습니다. Peptoid 합성도 제대로 등 Aapptec 에이펙스 396, CEM 리버티 마이크 로파 합성기 및 단백질 테크노로 상용 펩티드 신디사이저에 방법을 프로그래밍하여 자동화할 수 있습니다logies 주식 회사의 전주곡 합성기. </li></ol> 2. 절단 및 사이드 체인 Deprotection <ol><li> 20 ML의 섬광 유리관에 건조 수지를 모두 전송합니다. </li><li> 후드 내부 작업과 적절한 개인 보호 장비를 사용하여 단단히 섬광 유리관과 뚜껑에 trifluoroacetic 산성 (TFA) 절단 칵테일 1 (예 : 95% AQ. TFA, 토론 참조) 4 ML를 추가합니다. (토론 참조) 상온에서 10 분 2 시간 동안 흔들어. </li><li> 새로운 미리 무게 20 ML의 섬광 유리관에 일회용, PP fritted 카트리지를 통해 수지를 필터링하여 TFA 절단 솔루션을 수집합니다. 일회용, PP 피펫은 절단 칵테일 솔루션을 전송하는 것이 편리합니다. </li><li> 수지를 씻어 잔여 peptoid를 수집하는 신선한 절단 칵테일 1 ML을 추가합니다. 2X를 반복합니다. </li><li> 질소의 부드러운 흐름을 불어 또는 Biotage V10 증발기를 사용하여 TFA를 증발. </li><li> 6 ML에서 원유를 Redissolve의 acetonitrile / 물 HPLC에 대한 1시 1분 (V / V). 고정 및 lyophilize. 반복합니다. </li><li> 원유 제품의 무게를 기록합니다. -20 ° C에서 건조 분말로 저장 </li><li> 시험 절단 (옵션) : 수지의 0.5 %에 시험 절단은 신속하게 합성 peptoid의 순도와 질량을 결정하고 정확한 절단 조건 선정되었습니다 여부를 수행할 수 있습니다. 테스트 cleavages는 합성의 진행 상황을 모니터에 특히 유용합니다. </li></ol> 3. 특성화 및 Polypeptoid의 정화 <ol><li> 분석 HPLC, LC - MS 전기 분무 및 / 또는 든 - TOF의 조합을 통해, 원유 제품의 순도를 결정하고 원하는 분자량이 존재 여부. </li><li> 용해도에 필요한 최소한의 acetonitrile과 같은 물이 마른 peptoid 가루 ~ 50-10 MG / ML 솔루션을 준비합니다. 먼지와 입자를 제거하는 0.45 μm의 주사기 필터로 원유 peptoid 제품의 필터를 지우 솔루션입니다. </li><li> 분석 HPLC와 전기 분무 LC - MS가 : ~ 20 μg / ML 원유 peptoid 솔루션을 준비합니다. 0.45 μm의 필터와 200 μL 20 μL를 필터링하여 주입. </li><li> 든 : 믹스 1 μL 매트릭스와 함께 ~ 20 밀리그램 / ML peptoid 1 μL. 스팟 하나 든 판에 μL 건조 공기 수 있습니다. 매트릭스와 획득 모드는 샘플 (그림 5)에 따라 달라집니다. </li><li> 역방향 위상 준비 HPLC와 원유 peptoid 혼합물을 정화. 그라디언트 및 polypeptoid의 소수성에 따라 열 (C4 또는 C18)을 선택합니다. 분수 투석을 결합하여, 동결, 그리고 솜털 하얀 가루의 결과, lyophilize. 최종 제품의 무게를 기록합니다. </li><li> HCL 소금 (옵션)의 형성이 : 최소한의 acetonitrile 100 MM HCL (aq.)에서 동결 건조된 분말을 Redissolve. 미리 무게가 유리관으로 전송할 수 있습니다. 고정하고 다시 lyophilize. 2X를 반복합니다. peptoid 분말의 질량을 결정하는 Reweigh. </li></ol> 4. Peptoid Nanosheet 형성 이 섹션에서는 DES단일 체인 순서 특정 amphiphilic 36 - 메르 peptoid (그림 1)에서 시트를 형성하기 위해 프로토콜을 cribes. peptoid 가닥이 합성되면, 정화, 그리고 위에서 설명한 동결 건조된, 그 결과 흰색 가루는 2 MM 주식 솔루션을 만들기 위해 DMSO에 녹아있다. <ol><li> 시트 형성 버퍼에 20 μm의 peptoid 솔루션 (10 MM 트리스 - HCL, 100 MM NaCl, 물 속에 산도 8.0) 1 DRAM 유리 약병 인치 500 μL 준비 첫째, 밀리 Q 물 445 μL, 10X 시트 형성 버퍼 50 μL와 섞어 와동를 추가합니다. 그런 다음, 5 2 MM의 peptoid 주식 솔루션의 μL 부드럽게 소용돌이 솔루션을 추가합니다. 유리 약병 뚜껑. </li><li> 시트는 묽은 수성 peptoid 솔루션의 부드러운 선동에 의해 형성됩니다. 수평 위치에서 시트에 수직으로 위치 결과에 천천히 기울이기 유리관. 떨고 젠틀 또한 시트 수율 있지만, 시트 작고 적은 직선 가장자리와 경향이 있습니다. 시트 형성 메커니즘의보다 철저한 분석 reporte입니다D 별도 2. </li><li> 많은 고품질 시트 들어, 3 일 동안 (&lt;1 RPM) 천천히 수평 축에 대한 유리 튜브를 회전. 적절한 기술적 리소스 Rotamix 튜브 회전을 RKVSD 또는 사용자 정의 로커 지속적으로 이것을 수행할 수 있습니다. </li><li> Nanosheets (옵션) 투석은 특정 응용 프로그램에서는 어떤 무료 peptoid 체인 또는 버퍼 / 염분을 제거하기 위해 필요할 수 있습니다. 15 분 동안 원하는 버퍼에 부동 - - Lyzer 100 KD 멤브레인를 만끽해보세요. 샘플 챔버로 500 μL peptoid 시트 솔루션을로드합니다. 60 RPM에서 자기 저어 바와 감동, 원하는 버퍼 500 ML에서 만끽해보세요. 시트의 투석 4 시간 동안 진행하실 수 있습니다. 버퍼 솔루션의 새로운 주식과 매 시간마다 교환. </li></ol> 5. Nanosheets의 형광 현미경 <ol><li> nanosheets의 형광 이미지는 나일 빨강, 누구의 형광 강도가 hydr에서 현지 때 증가 환경에 민감한 염료로 몇 군데 있었다ophobic 환경 (그림 2). </li><li> 나일 레드 1 μm의의 최종 농도를 얻기 위해 nanosheet 솔루션 100 μL 100 μm의 나일 레드 1 μL를 추가합니다. </li><li> 뜨거운 물에 1 % 아가로 오스 솔루션을 만들어 플라스틱 페트리 접시에 부어. 아가로 오스 솔루션은 두께 약 팔분의 일 인치에 불과 확인하고 솔루션은 평평한 표면에 그대로 냉각 수 있습니다. 아가로 오스 세트 후 유리 슬라이드에 X 1cm의 정사각형을 잘라 1cm에게 전송하는 주걱을 사용합니다. </li><li> 같은 비행기, 장소 아가로 오스의 조각에 시트 솔루션 1 μL의 시트를 수집합니다. 아가로 오스는 표면에 시트를 떠나, 2 분 동안 버퍼를 흡수하도록 허용합니다. 15 분 안에 이미지가, 그렇지 않으면 아가로 오스는 탈수에 의한 변형되기 시작합니다. </li><li> 솔루션의 이미지 시트하려면, 유리 슬라이드에 20mm 직경 0.12 mm의 가스켓 내부 15 μL를로드합니다. coverslip로 커버. 시트가 단순히 근육이없는 유리 슬라이드와 coverslip 사이에 끼워 넣으면있다면, 여러 시트 WI주지의 전단과 겉보기에 사소한 증발은 시트가 지속적으로 이동하게됩니다. </li><li> epifluorescence 조명 (Andor iXonEM 텍사스 빨간색 필터 + EMCCD 스펙트럼 장착되어 예​​ : 올림푸스 IX81 거꾸로 현미경) 아래 이미지 시트. </li></ol> 6. Nanosheets의 스캐닝 전자 현미경 (SEM) <ol><li> 실리콘 기판 (옵션)의 에칭 플라즈마 : 실리콘 칩은 플라즈마 시트의 흡착에 도움에 새겨져 있습니다. 플라즈마 청소기의 진공 챔버 (예 : Harrick 플라즈마 클리너 / 살균기 PDC - 32G)의 실리콘 칩을 놓습니다. 200 mTorr로 펌프 및 18W (PDC - 32G 높은 설정) RF 코​​일을 설정합니다. 2 분 에칭. </li><li> 플라즈마 처리된 실리콘 기판에 peptoid 시트 솔루션을 20 μL를 버려라. 3 분 앉아 수 있습니다. 의 끝과 초과 솔루션을 제거 김 - 닦습니다. 피펫 20 표면에 물을 μL와 버퍼와 소금을 제거하려면 다시 과잉 솔루션을 제거합니다. 4X 반복합니다. </li><li> 또한, 다이얼버퍼와 소금을 제거하는 물에 대한 peptoid 시트 솔루션을 yze. 플라즈마 처리의 실리콘 기판에 di​​alyzed 시트 솔루션을 20 μL를 버려라. 공기 샘플을 건조. </li><li> 의 렌즈 감지기와 함께 1 kV, 5 kV (그림 3) 사이의 빔 에너지의 SEM (예 : 자이스 혈구 쌍둥이 울트라 - 55 분석 스캐닝 전자 현미경)로 이미지 시트. </li></ol> 7. 안전 정보 : <ol><li> Dimethylformamide과 Dichloromethane은 합리적 의심 물질들 수 있습니다. </li><li> N, N&#39; - Diisopropylcarbodiimide, 4 methylpiperdine 및 bromoacetic 산성은 피부, 눈, 그리고 호흡기에 위험이 있습니다. 그들은주의 후드에 사용해야합니다. 피부를 통해 흡입 또는 흡수하면 독성이있을 수 있으며 노출 sensitization 발생할 수 있습니다. 빈 용기는 제품의 잔여물 (액체 / 증기)을 유지하고 철저하게 후드에서 그들을 제거하기 전에 씻어서해야합니다. </li><li> TFA는 강한 산이며, 상부 호흡기의 넓이로 봐서, 눈 극단적으로 파괴되며,피부. TFA는 호흡 손상을 방지하려면 항상 후드의 TFA의 집중 솔루션 휘발성 - 유지도있다. TFA의 솔루션을 다룰 때 적절한 PPE, 그리고주의하시기 바랍니다. 변경 장갑 즉시 그들은 TFA와 접촉하는 경우, 즉시 모든 유출을 정리. </li></ol> 8. 대표 결과 : 이 섹션에서는 시퀀스 특정 36 - 메르 peptoid 사슬의 합성, 특성, 그리고 정화를 설명하는 매우 주문 nanosheet 3 (그림 1)에 주름. 블록 요금 peptoid H - [Nae - Npe] 9 - [제정신 - Npe] 9 - NH 2는 링크 &#39;아미드 수지 100 MG에 합성했다. A 2 M 아민 솔루션은 잔여물 1-18 60 분 잔류물 19-36 120 분 동안 진행되었다 모든 변위 반응을 위해 사용되었다. phenethylamine 및 boc - 에틸렌이 사용 directl 둘다 반면 T - 부틸 베타 알라닌 HCL은 무료 자료 (토론 참조)으로 변환Y. 수지는 95% TFA, 2.5 %의 triispropylsilane, 2 시간 동안 2.5 %의 물로 죽습되었습니다. TFA는 증발되었고 그 결과 점성 기름 (~ 180 밀리그램이) 6 ML의 acetonitrile에 다시 해산 되었음 : 물 1시 1분 (V / V). 제품 순도 (그림 4)과 제품 질량의 존재는 분석 RP - HPLC (물 구배에 30~80%의 acetonitrile, 모두 1 ML / 분 30 분 0.1 % (V / V) TFA를 포함한에서에 의해 확인되었다 60 ° C18, 5 μm의, 50 X 2mm 열) 및 든 (그림 5)와 C. Vydac C18 컬럼 (10 μm의, 22mm X 250mm)에 반대 위상 HPLC로 정제는 10 ML / 분 60분 이상 0.1 % TFA와 물에 30-60%의 acetonitrile의 그라데이션을 사용하여 진행. 열은 각 색층 실행에 대한 원유 제품 60 MG로로드했습니다. 정화 분수는 분석 RP - HPLC (그림 4)에서 순도에 따라 결합하여 솜털 하얀 가루 ~ 80 MG를 얻을 수로 동결 건조된했다. 분자 정화 블록 충전 peptoid무게는 든에 의해 확인되었다. acetonitrile에 peptoid 투석을 100 μm의 1 μL : 물 1시 1분 (V / V)는 매트릭스 1 μL (acetonitrile에 5 밀리그램 / ML α - cyano - 4 - hydroxycinnamic 초산과 혼합되었다 : 물 1시 1분 V / V 및 0.1 % TFA) 1 μL가 든 접시에서 발견되었다. 공기 건조 시료 후에, 그것은 적용 Biosystem / MDS SCIEX 4,800 든 TOF / TOF 분석기에 위치했다. 인수 및 처리 모드는 선형 낮은 질량되었습니다. 계산된 무게는 자동 지연 시간 조정 대상 미사에 입력되었습니다. 레이저 강도는 3400로 설정했습니다. 관찰 질량, 4981.2는 4981.74의 계산된 질량 밀접하게 일치합니다. 동결 건조된 분말 정화 4에 저장할 수 2 MM 재고 솔루션 ° C.를 만들기 위해 DMSO에 녹아되었습니다 시트는 상기 프로토콜에 의해 준비와 형광 광학 현미경과 SEM (그림 2 및 3)에 몇 군데 있었다. 300 μm의 최대 이르기까지 다양한 기능 크기와 모양의 다양한 관찰하고, notab 아르니, 직선 가장자리가 눈에 띄는 있습니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig1.jpg" /> 그림 1 블록 충전 peptoid H - [Nae - Npe] 9 순서 -. [제정신 - Npe] 9 - NH 2. 단일 체인 블록 요금, amphiphilic polypeptoid 36 - 메르 자기 조립 고도 명령, 2 차원 nanosheets 3로. 계산된 분자량은 4981.74이다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig2.jpg" /> 그림 2. peptoid nanosheets의 형광 현미경 이미지. 시트 10 MM 트리스, 100 MM NaCl, pH를 8.0에서 20 μm의 peptoid 솔루션에서 형성되었다. 시트는 1μM 나일 레드와 아가로 오스에 몇 군데 있었다. 스케일 바는 100 μm의 수 있습니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig3.jpg" /> 그림 3. 전자 현미경 이미지를 스캐닝peptoid nanosheets니다. 시트 10 MM 트리스, 100 MM NaCl, pH를 8.0에서 20 μm의 peptoid 솔루션에서 형성되었다. 스케일 바 5 μm의 수 있습니다. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig4.jpg" /> 그림 4 H - [Nae - Npe] 9 역방향 분석 단계 HPLC 추적 -. [제정신 - Npe] 9 - NH 2. 원유 및 정화 분석 HPLC 추적 (시 30-80% 기울기 60 30 분 이상 1 ML / 분 ° C18, 5 μm의, 50 X 2mm 칼럼과 C) 원유 및 정화 블록 충전 peptoid H - [ Nae - Npe] 9 - [제정신 - Npe] 9 - NH 2는 표시됩니다. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig5.jpg" /> 그림 5 H - [Nae - Npe] 9 든 - TOF 질량 분광법 추적 -. [제정신 - Npe] 9 - NH 2. 관찰 질량, 4981.2은 계산된 질량, 4981.74에 가까운 합의에 있습니다.

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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=Toward+the+synthesis+of+artificial+proteins:+The+Discovery+of+an+amphiphilic+helical+peptoid+assembly.">Toward the synthesis of artificial proteins: The Discovery of an amphiphilic helical peptoid assembly.</a> Chemistry &#38; Biology. 9, 647-654 (2002).</li><li>Murphy, J. E., Uno, T., Hamer, J. D., Cohen, F. E., Dwarki, V., 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=A+Combinatorial+approach+to+the+discovery+of+efficient+cationic+peptoid+reagents+for+gene+delivery.">A Combinatorial approach to the discovery of efficient cationic peptoid reagents for gene delivery.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95, 1517-1522 (1998).</li><li>Mora, P. u. i. g., Masip, I. s. a. b. e. l., Cort&#233;s, N. u. r. i. a., Marquina, R. e. g. i. n. a., Merino, R. a. m. &. #. 2. 4. 3. ;. n., Merino, J. e. s. &. #. 2. 5. 0. ;. s., Carbonell, T. e. r. e. s. a., Mingarro, I. s. m. a. e. l., Messeguer, A. n. g. e. l., P&#233;rez-Pay&#225;, E. n. r. i. q. u. e. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+from+a+positional+scanning+peptoid+library+of+in+vivo+active+compounds+that+neutralize+bacterial+endotoxins.">Identification from a positional scanning peptoid library of in vivo active compounds that neutralize bacterial endotoxins.</a> J. Med. Chem. 48, 1265-1268 (2005).</li><li>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=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>

우리는 공개 아무것도 없어.

응용 프로그램 및 의의 이 프로토콜은 peptoid 합성과 nanosheets에 peptoids의 자기 조립 수성의 간단하고 효율적인 방법을 설명합니다. 대부분의 실험실 저렴한 재료, 기본적인 전문 지식과 간단 기법 4 활용하기 때문에 peptoids을 합성을 쉽게 할 수 있습니다. 마찬가지로, 매우 얇고, 높은 주문한 nanosheets의 자기 조립은 단순히 희석 수성 peptoid 솔루션 2 반복 기울이기 약병이 필요합니다. 그들은 강력하고 유연한 synthetically 아직 다섯 순서 - 구체적이고 고도로 조정할 수 있기 때문에 Peptoids는 생물 의학 및 nanoscience 연구 자료를 약속하고 있습니다. Peptoids는 계층 nanostructures 3, 11-14로 생물 학적 활동 (6,7 치료제, 진단 8, 세포내 전달 9-10)와 접는를 증명하고있다. 그들의 모듈식 합성, 조합 peptoid libr 때문에양자리 15-19는 즉시 합성 및 활동 또는 속성의 광범위한 일련의에 대한 검사를하실 수 있습니다. 특히, nanosheets는 2 차원 디스플레이 공사장 공중 발판을, 멤브레인 mimetics, 생물 센서, 단백질 mimetics 및 장치 제조를위한 잠재적인 플랫폼으로 제공합니다. 가능한 거의 무진장의 다른 시퀀스와 peptoid 연구의 영역을 신속하게 확장됩니다. polypeptoids의 고체 상 submonomer 합성에 변수 때문에 단량체 20 굉장히 크고 다양한 알파벳에서 선택할 수있는 능력, submonomer 방법은 각 단계의 커플링 효율을 증가하면 전반적인 제품의 수율을 향상시킬 경우에 비정기 수정이 필요합니다. 보호되지 않은 헤테로 사이드 체인의 설립은 chloroacetic 산 대신 bromoacetic 산 21를 사용해야합니다. 확장 변위 시간 이상아민 농도는 일반적으로 긴 peptoid 시퀀스 이하 nucleophilic 아민에 대한 약 20 커플링 후 고용하고 있습니다. 35 반응 용기 가열하는 것은 ° C, 물의 외피 반응 용기를 사용하여 반응을 운전하는 데 도움이됩니다. 같은 isopropylamine 같은 높은 휘발성 아민 들어,주의 증발을 피하기 위해 이동해야합니다. 이러한 T - 부틸 베타 알라닌 HCL로 HCL 소금의 형태로 아민은, 변위 반응에 도입되기 전에 무료로 기반해야합니다. 이것은 용해 또는 DCM (~ 5g amine/25 ML DCM)의 아민을 중단하고, 분리 깔때기에 수성 수산화 나트륨의 몰 솔루션으로 중화하여 얻을 수 있습니다. DCM 층이 수집되고 수성 레이어가 추가 DCM로 세탁합니다. 통합 DCM 레이어는 나트륨 황산을 통해 건조하고 미리 무게 둥근 바닥 플라스크에 필터링됩니다. 기름을 항복하기 위해 로타리 증발에 의해 용매 제거하고 제품의 무게를 기록합니다. 내야g 절단 단계, TFA 절단 칵테일 및 절단 시간은 사용하는 그룹을 보호의 수와 종류에 따라 달라집니다. 절단 칵테일에 대한 지침은 전통적인 펩티드 deprotection의 cleavages 1과 비슷합니다. 일반적으로, 십분 incubations는 몇 가지 높은 산 불안 정한 보호 단체 (예 : BOC, trityl)와 함께 그룹 또는 시퀀스를 보호하지 않고도 시퀀스 필요합니다. 2 시간 incubations은 각 체인의 전체 deprotection을 보장하기 위해 더 어려워 보호 단체 (예 : T - 부틸 에스테르, MTR, Pbf) 또는 여러 보호 그룹과 시퀀스와 시퀀스 권장됩니다. 원유 peptoid 제품은 일반적으로 acetonitrile에 용해됩니다 물 1시 1분 (V / V),하지만, 높은 acetonitrile의 비율이 높은 전반적인 소수성과 측면 체인과 공통입니다.

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 댓글 </td></tr><tr><td> Dimethylformamide </td><td> EMD </td><td> EM - DX1726P - 1 </td><td> 99 이상 % </td></tr><tr><td> N - methylpyrrolidinone </td><td> BDH </td><td> BDH1141 - 4LP </td><td> 99% </td></tr><tr><td> Bromoacetic 산성 </td><td> Acros의 생명체 </td><td> 200000-106 </td><td> 99% </td></tr><tr><td> 4 Methylpiperidine </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> M73206 </td><td> 96% </td></tr><tr><td> N, N&#39; - diisopropylcarbodiimide </td><td> 화학 - Impex </td><td> 001,100 </td><td> 99.5 % </td></tr><tr><td> Dichloromethane </td><td> EMD </td><td> EMD - DX0835 </td><td> ACS 학년 </td></tr><tr><td> Acetonitrile </td><td> EMD </td><td> EM - AX0145P - 1 </td><td> 99.8 % </td></tr><tr><td> Trifluoroacetic 산 </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> T6508 </td><td> 99% </td></tr><tr><td> Triisopropylsilane </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> 233781 -10G </td><td> TFA 절단을위한 </td></tr><tr><td> 1,2 - Dichloroethane </td><td> JT 베이커 </td><td> JTH076 - 33 </td><td> 유리 반응 선박 siliconization에 대한 </td></tr><tr><td> Phenethylamine </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> 407267 - 100ML </td><td> &gt; 99.5 %의 소수성 사이드 체인 아민 </td></tr><tr><td> Boc - 에틸렌 </td><td> CNH 기술 </td><td> C - 1112 </td><td> 양이온 사이드 체인 아민 </td></tr><tr><td> T - 부틸 베타 알라닌 HCL </td><td> 화학 - Impex 국제 </td><td> 04,407 </td><td> 음이온 사이드 체인 아민 </td></tr><tr><td> α - Cyano - 4 - hydroxycinnamic 산 </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> C8982 - 10X10MG </td><td> 든 행렬에 대한 </td></tr><tr><td> 나일 레드 </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> 19123 - 10MG </td><td> 형광 이미징을위한 </td></tr><tr><td> Dichlorodimethylsilane </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> 80430 - 500G - F </td><td> 유리 반응 선박 siliconization에 대한 </td></tr><tr><td> 일회용 PP fritted 장바구니산마루 </td><td> 응용 분판 </td><td> 2416 </td><td> 20mm PE 프릿 6 개 ML 폴리 프로필렌 카트리지 </td></tr><tr><td> 일회용 세 방법 luer 어댑터 </td><td> 콜 Parmer </td><td> 31200-80 </td><td> 일회용 수동 합성 반응 용기에 대한 꼭지 </td></tr><tr><td> Luer 잠금 링 </td><td> 콜 Parmer </td><td> 45503-19 </td><td> 일회용 수동 합성 반응 용기에 대한 ¼ &quot;피팅 </td></tr><tr><td> Luer 피팅 </td><td> 콜 Parmer </td><td> 45500-20 </td><td> 일회용 수동 합성 반응 용기에 대한 ¼ &quot;피팅 </td></tr><tr><td> 일회용 PP pipets </td><td> VWR </td><td> 16001-194 </td><td> TFA 전송을위한 </td></tr><tr><td> Luer 잠금 플라스틱 주사기 </td><td> 국립 과학 </td><td> S7515 - 5 </td><td> 6 ML 주사기 </td></tr><tr><td> 하나의 DRAM 유리관 </td><td> VWR </td><td> 66011-041 </td><td> 페놀 수지 carbon은 폴리비닐 얼굴 펄프 라이너와 함께 나사 뚜껑을 몰드로 </td></tr><tr><td> 20 ML scintillation의 약병 </td><td> VWR </td><td> 66022-060 </td><td> 첨부된 PP 캡 및 펄프 호일 라이너와 함께 </td></tr><tr><td> 보안 - 인감 접착제 스페이서 </td><td> Invitrogen </td><td> S - 24736 </td><td> 형광 이미징을위한 </td></tr><tr><td> 유리 슬라이드 </td><td> 전자 현미경 과학 </td><td> 63,411 </td><td> 형광 이미징을위한 </td></tr><tr><td> 슬립 커버 </td><td> VWR </td><td> 48366-067 </td><td> 형광 이미징을위한 </td></tr><tr><td> 4 &quot;실리콘 웨이퍼 </td><td> 테드 펠라 </td><td> 16,007 </td><td> 5X7 mm 칩을 미리 주사위 </td></tr><tr><td> 0.45 필터 </td><td> VWR, Acrodisc </td><td> 28143-924 </td><td> HPLC하십시오. PTFE 막 </td></tr><tr><td> 아가로 오스 </td><td> BD </td><td> 212,272 </td><td> 형광 이미징을위한 </td></tr><tr><td> SPE 진공 매니폴드 </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> 57,044 </td><td> SPE 진공 매니폴드의 예 </td></tr><tr><td> Fritted 유리 용기 </td><td> 에이스 유리 </td><td> 6402-12 </td><td> 다공성 C용웅하다 </td></tr><tr><td> 플라즈마 클리너 / 살균기 </td><td> Harrick 플라즈마 </td><td> PDC - 32G </td><td> SEM에 대한 실리콘 칩을 준비하는 플라즈마 청소기의 예 </td></tr></tbody></table>

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

Peptoids 높은 주문 nanostructures에 소설 biomimetic이 아닌 자연의 클래스 순서 특정 proteolysis에 저항 heteropolymers, 강력한 생물 학적 활동을 전시하고, 접을 수 있습니다. 펩티드에 구조적으로 유사 peptoids은 측면 체인은 알파 탄소보다는 질소에 연결된 폴리 N - 치환 glycines입니다. 합성과 구조의 다양성 그들의 용이성 기본적인 디자인 원칙의 테스트 새로운 생물학 - 적극적이고 nanostructured 자료의 드 노보 설계 및 엔지니어링 운전하실 수 있습니다. 여기, 간단한 매뉴얼 peptoid 합성 프로토콜은 우수한 수율의 긴 체인 polypeptoids의 합성 (최대 50mers)을 허용 제공됩니다. 단 기본 장비, 간단한 기술 (예 : 액체 전송, 여과), 그리고 상용 시약은 peptoids 많은 연구자 &#39;툴킷에 액세스할뿐만 아니라 만드는 필요합니다. peptoid 백본은 시간이 V에 하나의 단량체를 재배합니다acylation 및 변위 : 두 단계 모노머 추가 사이클로 구성되어 submonomer 방법을 IA. 첫째, bromoacetic 산성은 N과 현장의 활성화, N&#39; - diisopropylcarbodiimide는 수지 바인딩된 차 아민을 acylates. 일차 아민에 의해 브로마이드의 둘째, nucleophilic 변위는 측면 체인을 소개 따릅니다. 원하는 체인 길이에 도달할 때까지 두 단계로 사이클이 반복됩니다. 이 두 단계 사이클의 결합 효율 정기적 98%을 초과하는 50 잔류물 한 peptoids의 합성 수 있습니다. 즉시 사용할 수 차 아민 수백 직접 통합할 수있는 등 높은, 조정할 수있는 정확하고 화학적으로 다양한 시퀀스는 submonomer 방식을 달성하고 있습니다. Peptoids 때문에 그들의 합성 유연성, 견고의 nanobioscience 연구는 다용도 biomimetic 소재로 새로운, 그리고 원자 수준에서 주문 있습니다. 단일 체인, amphiphilic, informa의 폴딩높은 주문한 nanosheet에 기 풍부한 polypeptoid 최근 증명되었습니다. 이 peptoid은 세 가지 다른 상용 단량체로 구성된 36 메르입니다 소수성, 양이온과 음이온. 이온 아민과 카르 복실 사이드 체인은 친수성 ​​얼굴에 정렬 반면 소수성 페닐 사이드 체인은 nanosheet 핵심에 묻혀있다. peptoid nanosheets는 멤브레인 mimetics, 단백질 mimetics, 장치 제조 및 센서에 대한 잠재적인 플랫폼으로 제공합니다. peptoid 합성, 시트 형성, 그리고 현미경 이미징을위한 방법 설명 및 향후 peptoid의 nanosheet 디자인을 사용하는 간단한 방법을 제공하고 있습니다.

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

기본 장비 및 상용 시약과 관련된 단순하고 일반적인 수동 peptoid 합성 방법은 peptoids 쉽게 대부분의 실험실에서 합성 수있게 설명되어 있습니다. amphiphilic peptoid의 36mer의 합성, 정제 및 특성은 물론 높은 주문한 nanosheets로의 자기 조립과 같이 설명되어 있습니다.

높은 명령으로 Nanosheets에 Peptoid 폴리머 및 자기 조립의 고체 상 합성 Submonomer

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

29.3K 조회수.  Lawrence Berkeley National Laboratory. 기본 장비 및 상용 시약과 관련된 단순하고 일반적인 수동 peptoid 합성 방법은 peptoids 쉽게 대부분의 실험실에서 합성 수있게 설명되어 있습니다. amphiphilic peptoid의 36mer의 합성, 정제 및 특성은 물론 높은 주문한 nanosheets로의 자기 조립과 같이 설명되어 있습니다.

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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.

활성 세포 배양을위한 형상 기억 폴리머

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 ...

연구

생체공학

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.

자기 조립 셀룰러이 Biomechanical 분석 및 조직 공학을위한 셀 유래 조직 반지를 조작하는 감독

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.

공액 고분자에 의해 세포를 전기적 활동을 생활의 광 제어

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.

물 샘플에서 추적 금속 분석을위한 쌍극자를 이용한 고체 단계 추출 마이크로 칩의 제작

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.

펄스 레이저인가 전압에 따라 금 나노 입자 통합 사진 응답 리포좀과 그들의 마이크로 버블 공동 현상의 측정의 합성

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.

의료 기기에 대한 박테리아의 높은 처리량 식별 구충제 폴리머

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.

자기 조립, 분해 Thermoresponsive Hydrogels 반응 압출, 마이크로, 통해 여러 길이 가늠 자에를 조작 하 고 전기

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

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.

세포의 초고속 자화에 대한 양이온 Magnetoferritin의 합성

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.

단일 벽 탄소 나노 튜브에 바이오 모방 고분자와 공학 분자 인식

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

DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of flexible polymers nor of rigid rods. Underlying filaments remain outstretched due to their non-vanishing backbone stiffness, which is quantified via the persistence length (lp), but they are also subject to strong thermal fluctuations. Their finite bending stiffness leads to unique, non-trivial collective mechanics of bulk networks, enabling the formation of stable scaffolds at low volume fractions while providing large mesh sizes. This underlying principle is prevalent in nature (e.g., in cells or tissues), minimizing the high molecular content and thereby facilitating diffusive or active transport. Due to their biological implications and potential technological applications in biocompatible hydrogels, semiflexible polymers have been subject to considerable study. However, comprehensible investigations remained challenging since they relied on natural polymers, such as actin filaments, which are not freely tunable. Despite these limitations and due to the lack of synthetic, mechanically tunable, and semiflexible polymers, actin filaments were established as the common model system. A major limitation is that the central quantity lp cannot be freely tuned to study its impact on macroscopic bulk structures. This limitation was resolved by employing structurally programmable DNA nanotubes, enabling controlled alteration of the filament stiffness. They are formed through tile-based designs, where a discrete set of partially complementary strands hybridize in a ring structure with a discrete circumference. These rings feature sticky ends, enabling the effective polymerization into filaments several microns in length, and display similar polymerization kinetics as natural biopolymers. Due to their programmable mechanics, these tubes are versatile, novel tools to study the impact of lp on the single-molecule as well as the bulk scale. In contrast to actin filaments, they remain stable over weeks, without notable degeneration, and their handling is comparably straightforward.

Semiflexible polymers display unique mechanical properties that are extensively applied by living systems. However, systematic studies on biopolymers are limited since properties such as polymer rigidity are inaccessible. This manuscript describes how this limitation is circumvented by programmable DNA nanotubes, enabling experimental studies on the impact of filament rigidity.

Semiflexible 고분자 공부를 다양 한 도구로 DNA 나노튜브

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of ...