저자는 인정 (1) Nanobiomedical 과학 &amp; 단국대 학교의 재생 의료에 대한 BK21 PLUS NBM 글로벌 연구 센터 및학과에서 자금 지원 우선 순위에서 NRF, 대한민국, (재정 지원 연구 센터 프로그램 (제 2009-0093829) 2) 시설, 시드니 대학의 현미경과 미세 분석에 대한 호주 센터의 과학 및 기술 지원. HKC는 디스커버리 프로젝트 보​​조금 (DP0985367 &amp; DP120102778)을 통해 금융 지원을위한 호주 연구위원회에 감사합니다. WCH 링키지 프로젝트 부여 (LP120200489, LP110200316)을 통해 금융 지원을위한 호주 연구위원회에 감사합니다.

1. 콜로이드 프로브 및 AFM 기판을 준비 <ol><li> 콜로이드 프로브를 준비하기 위해, 저자가 이전에 개발 된 방법을 사용합니다. 19 <ol><li> 간단히, 45 ° (그림 1A)의 특정 각도로 tipless 캔틸레버를 부착하는 45 ° 각도 홀더를 사용합니다. </li><li> 현미경 슬라이드 상에 에폭시를 얇게함으로써 번짐 에폭시 슬라이드를 준비한다. 현미경 슬라이드에 추가 에폭시의 층이 최소한의 높이가 있는지 확인하기 위해 깨끗한 주걱 또는 질소의 느린 스트림을 사용합니다. </li><li> 맞춤 설계된 홀더 (그림 1B)를 사용하여 40 배 광학 줌 현미경 렌즈에 에폭시 슬라이드를 붙입니다. 이어서 에폭시 슬라이드 접근하고 캔틸레버에 에폭시의 소량을 취득하는 캔틸레버를 사용한다. </li><li> 또한 캔틸레버 (그림 1C)의 정점이자의 단일 입자를 연결하는이 단계를 반복합니다. </li></ol></li><li> 콜로이드 파를 부착하여 AFM 기판을 준비열가소성 부착 접착제를 이용하여 커버 슬립의 AFM 상로 다칠. <ol><li> 120 ° C에 35mm 라운드 커버 슬립을 가열하고, 커버 슬립에 접착제의 작은 금액을 적용합니다. 높은 온도는 응용 프로그램의 열가소성 접착제를 용해 할 필요가있다. </li><li> 그런 멋진, 접착제에 콜로이드 입자를 채취하기 전에 40 ° C까지 커버 슬립. 주 : 40 ° C에서 접착제가 충분히 입자가 접착제에 포함되지 것입니다 설정하지만, 접착제 입자가 기판에 부착 할 수 있도록 충분히 스티커입니다. </li><li> 또한 RT에 커버 슬립을 냉각하고 초과 연결되지 않은 입자를 날려 질소의 부드러운 스트림을 사용합니다. </li><li> 모든 비 부착 된 입자가 기판으로부터 제거되도록 콜로이드 프로브 측정을 위해 사용될 것이다 액체 매질과 기판을 여러 번 씻는다. NOTE : 이것은, 측정 중에 자유 유동성 입자의 영향을 감소하는 것이 중요 할 수있는 인터캔틸레버 행동과 결과의 오류를 소개합니다. </li></ol></li></ol> 2. 콜로이드 프로브 정렬, 레이저 및 평형화 시스템 장착 <ol><li> O-링이 어떤 누출을 방지하기 위해 올바르게 장착되었는지 확인하고, 액체 셀의 하단에 콜로이드 입자의 coverslip를 탑재합니다. </li><li> 특히 만 측정을위한 액체 셀의 아래쪽 절반을 사용하는 경우, 실험 기간 동안 누출 될 수있는 액체를 방지하고, 현미경의 무대에 액체 셀을 배치 현미경 무대에 소수성 투명 시트를 놓습니다. 참고 : 간단하게하기 위해 하나의 시스템이 적절하게 평형을 할 수있는 점을 감안, 액체 세포 만 아래쪽 절반을 사용할 수 있습니다; 팁 - 증발 측정 및 영향의 결과 / 독서의 상태를 변경합니다. </li><li> AFM 스캔 헤드에 콜로이드 프로브를 장착하고 AFM에 조립합니다. 의 AFM 기기 소프트웨어를 사용에 노브를 사용하여초점 캔틸레버 팁을 가지고 머리를 스캔. 참고 : 모든 절차 단계와 측정이 정신 병원 연구 소프트웨어 MFP-3D-바이오 AFM을 사용하여 완성되었다. </li><li> , 강도를 최대화 스캐닝 헤드에 적절한 조정 노브를 이용하여 캔틸레버의 선단에 레이저를 정렬한다. </li><li> 시스템이 5 ~ 10 분 동안이나 편향 값이 안정 될 때까지 평형을 허용합니다. 제로 또는 약간 마이너스 편향을 가지고 편향 조절 노브를 사용합니다. </li><li> 시스템이 공중에 평형화 후에 InvOLS (감도)와 콜로이드 프로브의 스프링 정수를 산출 열적으로 AFM 소프트웨어 (마스터 패널 윈도우 열적 패널)을 사용한다. 주 : 실제 감도 측정이 완료 될 때까지 측정이 감도는 일시적으로 (4 단계 참조)이 사용됩니다. <ol><li> &quot;열 데이터를 캡처&quot;를 클릭 한 후 &quot;칼 스프링 상수&quot;또는 &quot;칼 InvOLS&quot;을 하나 선택합니다. </li><li> 한 번눈에 띄는 피크가 분명하다, 데이터 캡처를 중지하고, 메인 피크 위에 확대합니다. </li><li> 자동으로 계산 스프링 상수 또는 InvOLS 값을 얻기 위해 &quot;열 데이터에 맞게&quot;다음에 &quot;초기화 맞추기&quot;를 클릭하십시오. </li></ol></li><li> 천천히 주사기를 사용하여 액체 셀에 액체 배지 2 ㎖를 추가하고 기포가 캔틸레버의 주위에 존재하지 않는 것을 확인합니다. 매질의 굴절률이 이제 변경된 이후, 레이저를 다시하는 것은 - 정렬하고 다시 편향 값은 다시 0으로 편향을 조절하기 전에 안정화 할 수 있도록 시스템을 평형. 참고 : 큰 온도 차이가 환경과 액체 사이에 존재하는 경우, 평형 시간이 더 걸릴 것입니다. </li></ol> 3. 이미징 및 데이터 수집 <ol><li> 1 Hz에서 90 °로 스캔 각도, 0.2 V로 설정 지점에 스캔 속도, 20 μm의 초기 스캔 크기를 설정하고 샘플의 검사를 얻을 수 있습니다. 오버랩 추적을 구하는 것이 필요 게인을 조정곡선을 되돌아. </li><li> 또한 입자가 발견되면, 직전 포스 볼륨 측정을 얻는데 기판과 확장 된 탐침의 상호 작용을 제한하기 위하여 그 입자에 확대. </li><li> 한 번에 확대, 단일 입자의 단일 입자 또는 부분의 충분한 이미지를 취득. 그런 다음 소프트웨어의 강제 패널로 전환합니다. , 가장 높은 위치에 빨간색 위치 표시 줄을 가지고 5 μm의, 스캔 속도 0.1 Hz에서, 아무도에 트리거 채널에 힘 거리를 설정하고 하나의 힘 측정을 실시하고 있습니다. 프로브가 기판과 접촉하지 않도록하십시오. </li><li> 얻어진 단일 측정 그래프에서 그래프 창에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 가상 편향 라인을 계산하고, &quot;가상 데프 라인을 계산&quot;옵션을 선택. 이것은 자동으로 가상 편향 계산 소프트웨어 내에 필요한 값을 갱신한다. </li><li> 20 nm의 트리거 포인트를 편향하고 설정하는 트리거 채널을 변경합니다. 힘 DIST를 설정1 μm의 ANCE 관심의 측정 된 힘에 따라 원하는대로 스캔 속도를 조정합니다. </li><li> 수동으로 2 ~ 3 년 연속 예비 하나의 힘의 측정을 수행 한 후 검토 포스 패널의 변형 역 광학 레버 감도 (InvOLS)의 값을 조정합니다. <ol><li> 하나의 힘 측정을 실시하고 마스터 포스 패널을 여는 힘 패널의 &quot;검토&quot;버튼을 클릭합니다. </li><li> 가장 최근에 완성 된 힘 측정을 강조 표시합니다. &quot;축&quot;는 제목 아래 만 &quot;DeflV&quot;가 선택되어 있는지 확인합니다. &quot;9 월&quot;드롭 다운 메뉴를 사용하려면 &quot;X 축&quot;입력 필드를 변경하고 클릭 &quot;그래프를 확인합니다.&quot; </li><li> 마스터 포스 패널의 &quot;PARM&quot;탭을 클릭하고 그래프의 접촉 영역이 완전히 수직이 될 때까지 &quot;InvOLS&quot;의 값을 조정합니다. 그런 다음 칼 아래에있는 &quot;Defl InvOLS&quot;필드에이 값을 채 웁니다(60) 주 마스터 패널 창에있는 강제 탭의 하위 탭을 클릭합니다. </li><li> InvOLS 값이 크게 변경되지 않도록하기 위해이 2 ~ 3 번 반복합니다. </li></ol></li><li> 이제 모든 매개 변수가 설정되어 있는지, 액체 중간 수준은 여전히​​ 충분하며, 편향은 여전히​​ 안정적인지 확인하십시오. 참고 :이 때, 하나의 힘 곡선 또는 힘지도를 얻을 수있다. 드웰 힘을 측정하고 싶은 경우는, 드웰 옵션은 강제 패널에 액세스 할 수 있습니다. </li></ol> 분석 감도 4. 후 조정 <ol><li> 측정 수집의 완료 후, 콜로이드 프로브의 실제 감도를 측정한다. 이를 위해, 예컨대 운모 &quot;무한&quot;경질의 표면에 대해 동일한 액체 매질에서 콜로이드 프로브 비교적 큰 편향 / 힘을 사용하여 힘 측정을 실시. 참고 : 큰 편향 / 힘이 Collo까지 손상 될 수 있기 때문에 감도는 실험 종료 후 얻은다공성 또는 깨지기 쉬운 콜로이드 준비 IDAL 프로브. </li><li> 접촉 영역의 기울기가 자동 감도 (도 2)를 계산하는 소프트웨어에 의해 사용된다. 특정 콜로이드 프로브를 사용하여 얻은 모든 곡선의 데이터 분석에서 감도의이 진정한 가치를 사용합니다. </li></ol>

<ol>
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R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+pH+on+yeast+immobilization+on+polystyrene+surfaces+modified+by+energetic+ion+bombardment.">Influence of pH on yeast immobilization on polystyrene surfaces modified by energetic ion bombardment.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. , (2012).</li><li>Sa, D. J., de Juan Pardo, E. M., de Las Rivas Astiz, R., Sen, S., Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+indentational+elasticity+measurements+of+hydrogel+extracellular+matrix+substrates.">High-throughput indentational elasticity measurements of hydrogel extracellular matrix substrates.</a> Applied Physics Letters. 95, 063701-063701 (2009).</li><li>Zauscher, S., Klingenberg, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Friction+between+cellulose+surfaces+measured+with+colloidal+probe+microscopy.">Friction between cellulose surfaces measured with colloidal probe microscopy.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 178, 213-229 (2001).</li><li>Sa, D., Chan, H. -. K., Chrzanowski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attachment+of+Micro-+and+Nano-particles+on+Tipless+Cantilevers+for+Colloidal+Probe+Microscopy.">Attachment of Micro- and Nano-particles on Tipless Cantilevers for Colloidal Probe Microscopy.</a> International Journal of Colloid and Interface. , (2014).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

액 콜로이드 프로브 nanoscopy 동안 본 시스템 불안정의 여러 소스를 쉽게 적절한 평형 절차를 통해 완화 될 수 있습니다. 논의 된 바와 같이 불안정 이전 객관적으로 분석하기 더 어렵다 잘못된 결과 강제 곡선 초래한다. 불안정성의 모든 소스가 한 경향 및도 4에 도시 된 것과 유사한 그래프가 여전히 존재하는 경우, 다른 측정 파라미터는 이유가 될 수있다. 콜로이드 프로브 nanoscopy시 ?...

원자 힘 현미경 (AFM)을 정량적 이미징을 가능하게하고 재료 표면의 프로빙 기술이다. 4-6 전통적, AFM은 표면 지형, 형태학 및 멀티 phasic 재료의 구조의 평가에 사용된다. AFM은 정량적으로 공기와 액체 매체 모두에서 특정 프로브와 기판 사이의 책임, 매력, 반발과 접착 힘으로 나노 크기의 상호 작용을 평가하는 기능을 가지고 있습니다. 7,8 원래 비닝, Quate에와 거버 9 용도로 개발 된 AFM 알려진 결정 / 감도와 샘플에 접근 및 / 또는 스캔 스프링 상수의 프로브. 인해 탐침과 시료 사이의 물리적 상호 작용, 캔틸레버가 접촉 또는 근접하는 동안 편향되며, 동작 모드에 따라, 이러한 편향은 탐침과 샘플 사이에 샘플 또는 계수의 힘의 지형을 취득 번역 될 수있다. AFM의 TECHNI에 대한 수정생각도, 콜로이드 프로브 nanoscopy로, (10)는 직접 그 콜로이드 시스템에있는 두 물질 사이의 나노 힘의 상호 작용을 평가하기 위해 과학자를 허용했다. 콜로이드 프로브 nanoscopy에서 선택의 구형 입자는 전통적인 원뿔과 피라미드 팁을 교체, 캔틸레버의 정점에 연결되어 있습니다. 구형 입자는 존슨, 켄달, 로버츠 (JKR) 11 Derjaguin, 랜도, Vervwey, Overbeek (DLVO) 12-14 이론과 측정에 대한 표면 거칠기의 영향을 최소화하기위한 이론적 모델과 비교를하는 것이 이상적입니다. 15이 이론은 콜로이드 시스템 내에서 예상되는 접촉 역학과 입자 간 힘을 정의하는 데 사용됩니다. DLVO 이론 동안 J, 정량적으로 수성 콜로이드 시스템의 집계 동작을 설명하는 매력적인 반 데르 발스의 힘과 (때문에 전기 더블 레이어) 반발 정전기력을 결합KR 이론은 두 개의 구성 요소 사이의 탄성 접촉을 모델링하는 접촉 압력과의 접착 효과를 통합한다. 적절한 프로브가 생성되면, 그것은 두 개의 구성 요소 사이의 힘을 평가하기 위해 다른 물질 / 입자를 접근하는데 사용된다. 표준 제조 된 팁을 사용하는 팁과 선택의 재료 사이에서 쌍방향의 힘을 측정 할 수 있지만, 주문품 콜로이드 프로브를 사용하는 이점은 조사 시스템 내에 존재하는 물질 사이에 힘의 측정을 허용한다. 측정의 상호 작용은 다음과 같습니다.. 접착제, 매력, 반발, 충전 및 입자 사이에 존재도 정전기력을 16 또한, 콜로이드 프로브 기술은 입자와 재료 탄성 사이에 접선 방향의 힘을 탐구하는 데 사용할 수 있습니다 (17, 18) 다양한 미디어에서 측정을 수행 할 수있는 능력은 콜로이드 프로브 nanoscopy의 주요 장점 중 하나입니다. 주변 조건, 액체 Media 또는 습도 제어 된 조건 모두 공부 시스템의 환경 조건을 모방하기 위해 사용될 수있다. 액체 환경에서 측정을 수행 할 수있는 능력은 자연적으로 발생하는 환경에서 콜로이드 시스템의 연구를 가능하게; 따라서, 양적으로 자연 상태에서 시스템으로 직접 변환 가능한 데이터를 취득 할 수있는. 예를 들어, 정량 흡입기 (MDI) 내에 존재하는 입자의 상호 작용은 MDI를 사용 추진제와 유사한 특성을 가진 모델 액체 추진제를 사용하여 공부하실 수 있습니다. 공기 중에서 측정 된 동일한 상호 작용은 흡입기의 시스템의 대표적인 존재하지 않을 것이다. 또한, 액상 매질이 수분 유입, 보조 계면 활성제, 또는 MDI에서 입자의 상호 작용에 대한 온도의 영향을 평가하기 위해 수정 될 수있다. 온도를 제어하는​​ 능력은 어떻게 온도에서 제조하거나 또는 평가하는 콜로이드 시스템의 제조에서 특정 단계를 모방하는 데 사용될 수있다콜로이드 성 시스템의 저장소는 입자의 상호 작용에 영향을 미칠 수있다. 콜로이드 프로브를 사용하여 얻을 수있다 측정은 다음과 같습니다; 지형 스캐닝 개별 힘 - 거리 곡선, 힘 - 거리 점착 맵, 힘 - 거리 측정치 드웰. 이 논문에서 제시 한 콜로이드 프로브 nanoscopy 방법을 사용하여 측정하는 중요한 매개 변수는 스냅인, 최대 부하와 분리 에너지 값이 (가) 있습니다. 스냅인 흡인력의 측정이며, 최대는 최대 접착력의 값을로드하고, 박리 에너지가 접촉으로부터 입자를 인출하는 데 필요한 에너지를 전달한다. 이 값은 순간이나 체류 힘 측정을 통해 측정 할 수있다. 드웰 측정의 두 가지 유형의 편향 및 들여 쓰기를 포함한다. 드웰 측정의 길이와 종류는 특히 관심의 시스템 내에서 존재하는 특정 상호 작용을 모방하기 위해 선택 될 수있다. 예 편향 드웰를 사용 -하는 보유분산 형성 집계에서 개발 접착제 채권을 평가하기 - 원하는 편향 값에 접촉하는 샘플. 형성된 접착제 결합은 시간의 함수로서 측정 될 수 있고, 장기 보관 후의 응집물을 재 분산하는 데 필요한 힘에 대한 통찰력을 제공 할 수있다. 이 방법을 사용하여 얻을 수있는 데이터의 과다 방법의 다양성에 대한 선언 과도 같은 것입니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="782">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:179px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Double-Bubble Epoxy</td>
			<td style="width:179px;">Hardman</td>
			<td style="width:119px;">4004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Veeco Tipless Probes</td>
			<td style="width:179px;">Veeco</td>
			<td style="width:119px;">NP-O10&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Porous Particles</td>
			<td style="width:179px;">Pearl Therapeutics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Atomic Force Microscope (MFP)</td>
			<td style="width:179px;">Asylum&#160;</td>
			<td style="width:119px;">MFP-3D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">SPIP Scanning Probe Image Processor Software</td>
			<td style="width:179px;">NanoScience&#160; Instruments</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">35 mm Coverslips</td>
			<td style="width:179px;">Asylum</td>
			<td style="width:119px;">504.003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Tempfix</td>
			<td style="width:179px;">Ted Pella. Inc.</td>
			<td style="width:119px;">16030</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantitative and qualitative examination of particle-particle interactions using colloidal probe nanoscopy

Colloidal Probe Nanoscopy (CPN), the study of the nano-scale interactive forces between a specifically prepared colloidal probe and any chosen substrate using the Atomic Force Microscope (AFM), can provide key insights into physical interactions present within colloidal systems. Colloidal systems are widely existent in several applications including, pharmaceuticals, foods, paints, paper, soil and minerals, detergents, printing and much more.1-3 Furthermore, colloids can exist in many states such as emulsions, foams and suspensions. Using colloidal probe nanoscopy one can obtain key information on the adhesive properties, binding energies and even gain insight into the physical stability and coagulation kinetics of the colloids present within. Additionally, colloidal probe nanoscopy can be used with biological cells to aid in drug discovery and formulation development. In this paper we describe a method for conducting colloidal probe nanoscopy, discuss key factors that are important to consider during the measurement, and show that both quantitative and qualitative data that can be obtained from such measurements.

액체 콜로이드 시스템은 여러 가지 제약 약물 전달 시스템에 사용됩니다. 흡입 약물 전달, 일반적인 콜로이드 시스템은 정지 가압 정량 흡입기 (PMDI)입니다. PMDI 내에 존재하는 입자의 상호 작용 제제 ​​물리적 안정성, 저장 및 약물 전달의 균일 성에서 중요한 역할을한다. 이 논문에서는, 모델 추진체 (2H, 3H-퍼플 루오로 펜탄)에서 다공질 지질 계 입자 간의 입자 간 힘 (~ 2 ㎛의 광학 평균 입자 직...

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Quantitative and Qualitative Examination of Particle-particle Interactions Using Colloidal Probe Nanoscopy

Colloidal probe nanoscopy can be used within a variety of fields to gain insight into the physical stability and coagulation kinetics of colloidal systems and aid in drug discovery and formulation sciences using biological systems. The method described within provides a quantitative and qualitative means to study such systems.

콜로이드 프로브 Nanoscopy을 사용하여 입자 간 상호 작용의 양적 및 질적 시험

Colloidal Probe Nanoscopy (CPN), the study of the nano-scale interactive forces between a specifically prepared colloidal probe and any chosen substrate ...

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Research

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10.9K 조회수.  University of Sydney. Colloidal probe nanoscopy can be used within a variety of fields to gain insight into the physical stability and coagulation kinetics of colloidal systems and aid in drug discovery and formulation sciences using biological systems. The method described within provides a quantitative and qualitative means to study such systems. 

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Qualitative Identification of Carboxylic Acids, Boronic Acids, and Amines Using Cruciform Fluorophores

Molecular cruciforms are X-shaped systems in which two conjugation axes intersect at a central core. If one axis of these molecules is substituted with electron-donors, and the other with electron-acceptors, cruciforms&#39; HOMO will localize along the electron-rich and LUMO along the electron-poor axis. This spatial isolation of cruciforms&#39; frontier molecular orbitals (FMOs) is essential to their use as sensors, since analyte binding to the cruciform invariably changes its HOMO-LUMO gap and the associated optical properties. Using this principle, Bunz and Miljani&#263; groups developed 1,4-distyryl-2,5-bis(arylethynyl)benzene and benzobisoxazole cruciforms, respectively, which act as fluorescent sensors for metal ions, carboxylic acids, boronic acids, phenols, amines, and anions. The emission colors observed when these cruciform are mixed with analytes are highly sensitive to the details of analyte&#39;s structure and - because of cruciforms&#39; charge-separated excited states - to the solvent in which emission is observed. Structurally closely related species can be qualitatively distinguished within several analyte classes: (a) carboxylic acids; (b) boronic acids, and (c) metals. Using a hybrid sensing system composed from benzobisoxazole cruciforms and boronic acid additives, we were also able to discern among structurally similar: (d) small organic and inorganic anions, (e) amines, and (f) phenols. The method used for this qualitative distinction is exceedingly simple. Dilute solutions (typically 10-6 M) of cruciforms in several off-the-shelf solvents are placed in UV/Vis vials. Then, analytes of interest are added, either directly as solids or in concentrated solution. Fluorescence changes occur virtually instantaneously and can be recorded through standard digital photography using a semi-professional digital camera in a dark room. With minimal graphic manipulation, representative cut-outs of emission color photographs can be arranged into panels which permit quick naked-eye distinction among analytes. For quantification purposes, Red/Green/Blue values can be extracted from these photographs and the obtained numeric data can be statistically processed.

Cross-conjugated cruciform fluorophores based on 1,4-distyryl-2,5-bis(arylethynyl)benzene and benzobisoxazole nuclei can be used to qualitatively identify diverse Lewis acidic and Lewis basic analytes. This method relies on the differences in emission colors of the cruciforms that are observed upon analyte addition. Structurally closely related species can be distinguished from each other.

카르 복실 산, 붕소 산, 그리고 아민의 정성 식별 십자형 형광체를 사용하여

Molecular cruciforms are X-shaped systems in which two conjugation axes intersect at a central core. If one axis of these molecules is substituted with ...

연구

화학

Quantitative Proteomics Using Reductive Dimethylation for Stable Isotope Labeling

Stable isotope labeling of peptides by reductive dimethylation (ReDi labeling) is a method to accurately quantify protein expression differences between samples using mass spectrometry. ReDi labeling is performed using either regular (light) or deuterated (heavy) forms of formaldehyde and sodium cyanoborohydride to add two methyl groups to each free amine. Here we demonstrate a robust protocol for ReDi labeling and quantitative comparison of complex protein mixtures. Protein samples for comparison are digested into peptides, labeled to carry either light or heavy methyl tags, mixed, and co-analyzed by LC-MS/MS. Relative protein abundances are quantified by comparing the ion chromatogram peak areas of heavy and light labeled versions of the constituent peptide extracted from the full MS spectra. The method described here includes sample preparation by reversed-phase solid phase extraction, on-column ReDi labeling of peptides, peptide fractionation by basic pH reversed-phase (BPRP) chromatography, and StageTip peptide purification. We discuss advantages and limitations of ReDi labeling with respect to other methods for stable isotope incorporation. We highlight novel applications using ReDi labeling as a fast, inexpensive, and accurate method to compare protein abundances in nearly any type of sample.

Stable isotope labeling of peptides by reductive dimethylation (ReDi labeling) is a rapid, inexpensive strategy for accurate mass spectrometry-based quantitative proteomics. Here we demonstrate a robust method for preparation and analysis of protein mixtures using the ReDi approach that can be applied to nearly any sample type.

안정 동위 원소 라벨링 환원성 디메틸 화를 사용하여 정량 프로테오믹스

Stable isotope labeling of peptides by reductive dimethylation (ReDi labeling) is a method to accurately quantify protein expression differences between ...

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

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

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

합성 및 크로마토 그래피에 대한 최적의 고정상의 양이 선택의 참여 Iodoaziridines의 정화

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

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and engineers. Growth of such anisotropic nanocrystals through a simple chemical method is a challenging task. In this study, we fabricate discotic nanodisks of zirconium phosphate [Zr(HPO4)2&#183;H2O] as a model material using hydrothermal, reflux and microwave-assisted methods. Growth of crystals is controlled by duration time, temperature, and concentration of reacting species. The novelty of the adopted methods is that discotic crystals of size ranging from hundred nanometers to few micrometers can be obtained while keeping the polydispersity well within control. The layered discotic crystals are converted to monolayers by exfoliation with tetra-(n)-butyl ammonium hydroxide [(C4H9)4NOH, TBAOH]. Exfoliated disks show isotropic and nematic liquid crystal phases. Size and polydispersity of disk suspensions is highly important in deciding their phase behavior.

A two dimensional model material of discotic zirconium phosphate was developed. The inorganic crystal with lamellar structure was synthesized by hydrothermal, reflux, and microwave-assisted methods. On exfoliation with organic molecules, layered crystals can be converted to monolayers, and nematic liquid crystal phase was formed at sufficient concentration of monolayers.

합성 및 디스코 틱 지르코늄 인산염의 각질 제거는 콜로이드 액체 크리스탈을 구하는

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

A Quantitative Glycomics and Proteomics Combined Purification Strategy

There is a growing desire in the biological and clinical sciences to integrate and correlate multiple classes of biomolecules to unravel biology, define pathways, improve treatment, understand disease, and aid biomarker discovery. N-linked glycosylation is one of the most important and robust post-translational modifications on proteins and regulates critical cell functions such as signaling, adhesion, and enzymatic function. Analytical techniques to purify and analyze N-glycans have remained relatively static over the last decade. While accurate and effective, they commonly require significant expertise and resources. Though some high-throughput purification schemes have been developed, they have yet to find widespread adoption and often rely on the enrichment of glycopeptides. One promising method, developed by Thomas-Oates et al., filter aided N-glycan separation (FANGS), was qualitatively demonstrated on tissues. Herein, we adapted FANGS to plasma and coupled it to the individuality normalization when labeling with glycan hydrazide tags strategy in order to achieve accurate relative quantification by liquid chromatography mass spectrometry and enhanced electrospray ionization. Furthermore, we designed new functionality to the protocol by achieving tandem, shotgun proteomics and glycosylation site analysis on hen plasma. We showed that N-glycans purified on filter and derivatized by hydrophobic hydrazide tags were comparable in terms of abundance and class to those by solid phase extraction (SPE); the latter is considered a gold standard in the field. Importantly, the variability in the two protocols was not statistically different. Proteomic data that was collected in-line with glycomic data had the same depth compared to a standard trypsin digest. Peptide deamidation is minimized in the protocol, limiting non-specific deamidation detected at glycosylation motifs. This allowed for direct glycosylation site analysis, though the protocol can accommodate 18O site labeling as well. Overall, we demonstrated a new in-line high-throughput, unbiased, filter based protocol for quantitative glycomics and proteomics analysis.

A high-throughput protocol was developed for combined proteomics and glycomics purification and LC-MS/MS quantification in plasma. Deamidation analysis of N-linked glycosylation motifs was specific to deglycosylated sites. Accurate quantitation of N-glycans was achieved by coupling filter aided N-glycan separation to the individuality normalization when labeling with glycan hydrazide tags strategy.

양적 글리코 믹스와 단백질 체학 복합 정제 전략

There is a growing desire in the biological and clinical sciences to integrate and correlate multiple classes of biomolecules to unravel biology, define ...

Standards for Quantitative Metalloproteomic Analysis Using Size Exclusion ICP-MS

Metals are essential for protein function as cofactors to catalyze chemical reactions. Disruption of metal homeostasis is implicated in a number of diseases including Alzheimer's and Parkinson's disease, but the exact role these metals play is yet to be fully elucidated. Identification of metalloproteins encounters many challenges and difficulties. Here we report an approach that allows metalloproteins in complex samples to be quantified. This is achieved using size exclusion chromatography coupled with inductively coupled plasma - mass spectrometry (SEC-ICP-MS). Using six known metalloproteins, the size exclusion column can be calibrated and the respective trace elements (iron, copper, zinc, cobalt, iodine) can be used for quantification. SEC-ICP-MS traces of human brain and plasma are presented. The use of these metalloprotein standards provides the means to quantitatively compare metalloprotein abundances between biological samples. This technique is poised to help shed light on the role of metalloproteins in neurodegenerative disease as well as other diseases where imbalances in trace elements are implicated.

Size exclusion chromatography hyphenated with inductively coupled plasma - mass spectrometry (ICP-MS) is a powerful tool to measure changes in the abundance of metalloproteins directly from biological samples. Here we describe a set of metalloprotein standards used to estimate molecular mass and the amount of metal associated with unknown proteins.

Metals are essential for protein function as cofactors to catalyze chemical reactions. Disruption of metal homeostasis is implicated in a number of ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals leads to the formation of composite materials with unique properties. In addition, the undesirable process of biofouling is initiated by the adsorption of biomolecules, mainly proteins, on surfaces. This organic layer is an adhesion layer for bacteria and allows them to interact with the surface. Understanding the fundamental forces that govern the interactions at the organic-inorganic interface is therefore important for many areas of research and could lead to the design of new materials for optical, mechanical and biomedical applications. This paper demonstrates a single-molecule force spectroscopy technique that utilizes an AFM to measure the adhesion force between either peptides or amino acids and well-defined inorganic surfaces. This technique involves a protocol for attaching the biomolecule to the AFM tip through a covalent flexible linker and single-molecule force spectroscopy measurements by atomic force microscope. In addition, an analysis of these measurements is included.

Here we present a protocol to measure the force of interactions between a well-defined inorganic surface and either peptides or amino acids by single-molecule force spectroscopy measurements using an atomic force microscope (AFM). The information obtained from the measurement is important to better understand the peptide-inorganic material interphase.

단일 분자 힘 분광학을 사용하여 무기 재료와 아미노산 및 펩타이드의 상호 작용에 대한 통찰력

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

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

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

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

면 대 면 모양 이방성 콜 로이드 카드뮴 칼코게나이드 Nanostructures의 연결

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

Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot electrons upon SPR irradiation drive reductive deposition of Pd on colloidal AuNR in the presence of [PdCl4]2-. Plasmon-driven reduction of secondary metals potentiates covalent, sub-wavelength deposition at targeted locations coinciding with electric field &#8220;hot-spots&#8221; of the plasmonic substrate using an external field (e.g., laser). The process described herein details a solution-phase deposition of a catalytically-active noble metal (Pd) from a transition metal halide salt (H2PdCl4) onto aqueously-suspended, anisotropic plasmonic structures (AuNR). The solution-phase process is amenable to making other bimetallic architectures. Transmission UV-vis monitoring of the photochemical reaction, coupled with ex situ XPS and statistical TEM analysis, provide immediate experimental feedback to evaluate properties of the bimetallic structures as they evolve during the photocatalytic reaction. Resonant plasmon irradiation of AuNR in the presence of [PdCl4]2- creates a thin, covalently-bound Pd0 shell without any significant dampening effect on its plasmonic behavior in this representative experiment/batch. Overall, plasmonic photodeposition offers an alternative route for high-volume, economical synthesis of optoelectronic materials with sub-5 nm features (e.g., heterometallic photocatalysts or optoelectronic interconnects).

A protocol for anisotropic photodeposition of Pd onto aqueously-suspended Au nanorods via localized surface plasmon excitation is presented.

표면 플라스몬 여기에 의해 콜로이드 Au 나노로드에 Pd의 포토포지션

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot ...

Facile Synthesis of Colloidal Lead Halide Perovskite Nanoplatelets via Ligand-Assisted Reprecipitation

In this work, we demonstrate a facile method for colloidal lead halide perovskite nanoplatelet synthesis (Chemical formula: L2[ABX3]n-1BX4, L: butylammonium and octylammonium, A: methylammonium or formamidinium, B: lead, X: bromide and iodide, n: number of [BX6]4- octahedral layers in the direction of nanoplatelet thickness) via ligand-assisted reprecipitation. Individual perovskite precursor solutions are prepared by dissolving each nanoplatelet constituent salt in N,N-dimethylformamide (DMF), which is a polar organic solvent, and then mixing in specific ratios for targeted nanoplatelet thickness and composition. Once the mixed precursor solution is dropped into nonpolar toluene, the abrupt change in the solubility induces the instantaneous crystallization of nanoplatelets with surface-bound alkylammonium halide ligands providing colloidal stability. Photoluminescence and absorption spectra reveal emissive and strongly quantum-confined features. X-ray diffraction and transmission electron microscopy confirm the two-dimensional structure of the nanoplatelets. Furthermore, we demonstrate that the band gap of perovskite nanoplatelets can be continuously tuned in the visible range by varying the stoichiometry of the halide ion(s). Lastly, we demonstrate the flexibility of the ligand-assisted reprecipitation method by introducing multiple species as surface-capping ligands. This methodology represents a simple procedure for preparing dispersions of emissive 2D colloidal semiconductors.

This work demonstrates facile room-temperature synthesis of colloidal quantum-confined lead halide perovskite nanoplatelets by ligand-assisted reprecipitation method. Synthesized nanoplatelets show spectrally narrow optical features and continuous spectral tunability throughout the visible range by varying the composition and thicknesses.