단일 분자 힘 분광법은 중합체의 기계적 및 접착제 특성을 설명하는 물리적 매개 변수를 측정할 수 있게 합니다. 단일 분자를 연구하기 위해 AFM 기반 힘 분광법을 사용하는 경우 이러한 분자를 AFM 캔틸레버 팁에 공유하여 결합하기 위한 신뢰할 수 있고 효율적인 프로토콜을 갖는 것이 필수적입니다. 이 프로토콜은 등고리 길이 또는 소수성에 관계없이 많은 상이한 폴리머에 채택될 수 있다.
모든 단계는 유기 증기의 흡입을 피하기 위해 연기 후드에서 수행해야합니다. 또한 용매 방지 유리, 실험실 코트 및 눈 보호가 필요합니다. 먼저 새로 청소된 핀셋을 사용하여 플라즈마 챔버에 AFM 캔틸레버 칩을 배치하십시오.
시작 및 예를 선택하여 플라즈마 챔버 표면 활성화 프로그램을 시작합니다. 플라즈마 공정이 제대로 작동하는지 확인합니다. 산소 함량이 높은 플라즈마 공정은 밝은 파란색을 보여줍니다.
표면 활성화 프로그램이 실행되는 동안, 톨루엔에 실레인-PEG-mal을 용해하여 밀리리터당 1.25 밀리그램의 농도를 얻습니다. 플랫 페트리 접시에 용액 의 3 밀리리터를 배치합니다. 플라즈마 공정이 완료되면 확인 을 선택한 다음 환기를 선택하여 플라즈마 챔버를 환기시다.
오염 물질의 흡수를 방지하기 위해 즉시 다음 단계로 진행합니다. 칩을 페트리 접시에 놓고 칩을 섭씨 60도에서 3시간 동안 배양합니다. 오븐에서 페트리 접시를 제거하고 적어도 10 분 동안 식힙니다.
다음으로 칩을 헹지 마십시오. PEG 또는 폴리스티렌 바인딩의 경우 톨루엔으로 칩을 세 번 헹른다. 폴리니캄 바인딩의 경우, 칩은 톨루엔으로 한 번 헹구고 에탄올로 두 번 헹구어야 합니다.
모세관이 AFM 캔틸레버에 미치는 영향을 줄이려면 헹군 때 칩을 약간 기울이십시오. AFM 캔틸레버 칩은 실험에 영향을 미칠 수 있는 과도한 물리적 중합체를 제거하기 위해 제대로 헹을 필요가 있다. 헹도 은 AFM 캔틸레버에 손상을 방지하기 위해 신중하게 수행해야합니다.
마지막으로, 공유 폴리머 부착을 거치지 않는 컨트롤역할을 하기 위해 적어도 두 개의 칩을 준비한다. PEG 및 폴리스티렌 칩과 비교하여 컨트롤의 경우 에탄올로 두 번 헹구고 물을 한 번 헹구십시오. 폴리니캄 칩과 비교하여 컨트롤을 원하면 물로 두 번 헹구세요.
PEG 또는 폴리스티렌의 공유 부착을 수행하려면 밀리리터 당 1.25 밀리그램의 농도로 톨루엔에 3 밀리리터의 폴리머 용액을 준비합니다. 솔루션과 칩을 페트리 접시에 넣고 칩을 섭씨 60도에서 1시간 동안 배양합니다. PEG 또는 폴리스티렌을 배양한 후 칩이 10 분 동안 식힙니다.
톨루엔으로 칩을 두 번 헹구고, 에탄올로 두 번, 한 번은 물로 헹구세요. 폴리니캄의 공유 부착을 수행하려면 밀리리터당 1.25 밀리그램의 농도로 에탄올에 폴리머 용액 3밀리리터를 준비합니다. 솔루션과 칩을 페트리 접시에 넣고 실온에서 3시간 동안 칩을 배양합니다.
폴리니밍으로 인큐베이션 한 후, 에탄올로 칩을 두 번 헹구고 물로 두 번 헹구세요. 실험에 사용할 때까지 칩을 저장하려면 각 칩을 물로 채워진 1 밀리리터 페트리 접시에 따로 놓습니다. 페트리 요리를 섭씨 4도까지 유지하십시오.
먼저 기능화된 AFM 캔틸레버 칩을 칩 홀더에 삽입합니다. 준비된 표면을 액체의 측정에 적합한 샘플 홀더에 붙입니다. 파이펫을 사용하여 칩을 물에 담급다.
샘플 표면을 AFM에 장착합니다. 샘플 표면을 물에 담급다. 칩 홀더를 AFM에 연결합니다.
그런 다음 칩에 샘플 표면에 접근합니다. 환경 패널을 사용하여 대상 온도를 설정하고 모드와 피드백 라디오 버튼을 켭팅합니다. 그런 다음 시스템이 약 15 분 동안 평형하게하십시오.
힘 확장 곡선을 사용하려면 AFM 캔틸레버 팁에 접근하여 표면에 접근하고 단일 힘을 선택합니다. 결과 곡선은 빨간색으로 표시된 표면에 대한 접근 방식과 파란색으로 표시된 철회와 함께 압착 거리에 대한 편향을 표시합니다. AFM 캔틸레버 팁의 들여쓰기를 나타내는 곡선의 부분을 기본 표면으로 확장합니다.
선형 맞춤을 수행하려면 접근 방식 또는 철회 곡선에 커서를 설정하고 컨텍스트 메뉴에서 INVOLS 업데이트를 선택합니다. 역 광학 레버 감도 값의 결과 값은 왼쪽 상단의 패널에 나타납니다. 이 절차를 최소 5회 반복한 후 역 광학 레버 감도에 대한 평균을 계산하고 패널의 평균을 입력합니다.
AFM 캔틸레버를 사전 참여로 이동을 선택하여 표면 위에 약 100 마이크로미터의 높이로 배치합니다. 열 소음 스펙트럼에 대한 만족스러운 신호 대 잡음 비율을 얻으려면 평균 수를 최소 10개로 설정하고 가능한 가장 높은 주파수 해상도를 선택합니다. 다음으로, 캡처 열 데이터를 선택하여 열 잡음 스펙트럼을 기록합니다.
간단한 고조파 발진기 기능으로 열 잡음 스펙트럼에 맞게, 첫 번째 공명 피크를 나타내는 곡선의 부분을 확장합니다. 그런 다음 초기화 맞춤을 선택합니다. 마지막으로, 핏 열 데이터 버튼을 사용하여 핏을 개선합니다.
각 힘 상수는 패널에 나타납니다. 데이터 수집을 시작하려면 실험의 매개 변수를 설정합니다. 당김 속도를 초당 1마이크로미터로 설정하고 1나노뉴턴으로 방아쇠를 강제로 설정합니다.
표면에 AFM 캔틸레버 팁을 접근하고 단일 곡선을 기록하기 위해 단일 힘을 선택하고 원고에 설명된 대로 매개 변수를 조정해야 하는지 여부를 결정합니다. 마스터 패널에서 F 맵을 선택합니다. 100개의 커브가 있는 힘 맵을 얻으려면 힘 점과 힘 줄 수를 10개로 설정합니다.
F 맵을 선택하여 힘 맵 녹화를 시작합니다. 로컬 표면 효과를 방지하고 다른 표면 영역을 평균하기 위해 그리드와 같은 방식으로 힘 확장 곡선을 사용하십시오. 실험 후, 역 광학 레버 감도 및 스프링 상수의 결정을 반복하여 시스템의 일관성과 안정성을 확인합니다.
단일 폴리니캄과 PEG 폴리머는 한쪽 끝에 AFM 캔틸레버 팁에 동질적으로 결합되었고 다른 쪽 끝에는 이산화규 표면에 물리분해되었다. 온도 의존적 스트레칭 거동을 측정하기 위해, 명확한 단일 분자 스트레칭 이벤트와 각각의 힘 연장 곡선의 끝에 최종 최대가 확인되었다. 그런 다음 모든 온도에 대해 단일 마스터 커브가 생성되었습니다.
PEG의 경우, 증가된 온도로 스트레칭 력의 감소가 관찰되었다. 폴리니캄의 경우, 반대 추세가 관찰되었다. 물 에서 SAM 표면에서 폴리스티렌의 탈착력과 길이를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
중합체 부착이 성공했을 때, 힘 연장 곡선은 일정한 힘의 고원을 보였다. 각 고원은 탈착력 및 탈착 길이를 결정하기 위해 시그모이드 곡선을 장착했다. 관찰된 탈착력은 이전에 획득한 값에 대응하였다.
AFM 캔틸레버 팁에 부착된 하나 이상의 폴리머가 힘 연장 곡선에서 고원의 폭포를 관찰했다. 2개의 폴리머가 부착된 상태에서, 탈취 력은 좁은 분포를 보였을 때 탈착 길이에 대해 바이모달 분포가 발견되었다. 기능화된 AFM 캔틸레버 팁은 액체 환경과 외부 자극으로 단일 분자의 힘 반응을 정량화하는 데 사용할 수 있습니다.
청정 장비, 용매, AFM 캔틸레버 팁 및 반복 헹구기의 사용은 설명된 제어 실험 전에 확인해야 하는 높은 수준의 청결에 도달하는 것이 매우 중요합니다. 제시된 프로토콜과 절차는 자극 반응성 폴리머 시스템을 더 잘 이해할 수 있는 길을 열었습니다. 결과는 분자 동적 시뮬레이션과 직접 비교할 수 있습니다.
