Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Здесь мы приводим протокол для измерения силы взаимодействия между хорошо определенной неорганической поверхности и либо пептидов или аминокислот путем измерения силовой спектроскопии одиночных молекул с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ). Информация, полученная из измерений важно, чтобы лучше понять пептидный-неорганический материал раздела.
Взаимодействие между белками или пептидами и неорганических материалов приводит к ряду интересных процессов. Например, сочетая белки с минералами приводит к образованию композитных материалов с уникальными свойствами. Кроме того, нежелательный процесс обрастания инициируется при адсорбции биомолекул, в основном белки, на поверхностях. Этот органический слой представляет собой адгезионный слой для бактерий и позволяет им взаимодействовать с поверхностью. Понимание основных сил, которые регулируют взаимодействие в органо-неорганических интерфейс Поэтому важно для многих областей исследований и может привести к разработке новых материалов для оптических, механических и биомедицинских применений. Эта статья демонстрирует технику силовой спектроскопии одиночных молекул, которая использует AFM для измерения адгезии силы между либо пептидов или аминокислот и четко определенных неорганических поверхностей. Этот метод включает в себя протокол для прикрепления биомолекул к AFMопрокинуться через ковалентную гибкий линкер и измерения силы спектроскопии одиночных молекул с помощью атомно-силового микроскопа. Кроме того, анализ этих измерений включен.
Взаимодействие между белками и неорганических минералов приводит к построению композиционных материалов с отличительными свойствами. Это включает в себя материалы с высокой механической прочностью и уникальными оптическими свойствами. 1, 2 Например, сочетание белка коллагена с минеральной гидроксиапатита создает гибкие и жесткие кости для различных функциональных возможностей . 3 Короткие пептиды могут также связывать неорганические материалы с высокой специфичностью. 4, 5, 6 Специфичность этих пептидов использовали для конструирования новых магнитных и электронных материалов, 7, 8, 9 фабрикации наноструктурных материалов, выращивания кристаллов, 10 и синтезирующие наночастицы, 11 Понимание механизма , лежащего взаимодействия между пептидами или белками и неорганических материалов , поэтому позволит нам разработать новые композиционные материалы с улучшенными адсорбционных свойств. Кроме того, так как межфазное имплантатов с иммунным ответом опосредована белками, лучше понять взаимодействия белков с неорганическими материалами улучшит нашу способность конструировать имплантатов. Другой важной областью, которая включает в себя белки, взаимодействующие с неорганическими поверхностями является изготовление противообрастающих материалов. 12, 13, 14, 15 Биозагрязнение является нежелательным процессом , в котором организмы прикрепляются к поверхности. Она имеет много вредных последствий для нашей жизни. Например, биообрастание бактерий на медицинских приборов приводит к внутрибольничных инфекций. Биозагрязнение морских организмов на лодках и больших судах увеличивает потребление топлива. 12, 16, 17, 18
Одиночных молекул силовой спектроскопии (ОВС), с использованием АСМ, можно непосредственно измерить взаимодействие между аминокислотой или пептидом с подложкой. 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 и другие методы , такие как фаговый дисплей, 27, 28 Пьезокварцевые (QCM) 29 или поверхностного плазмонного резонанса (SPR) 29, 30, 31, 32,исх "> 33 мера взаимодействия пептидов и белков неорганических поверхностей в натуральном выражении . 34, 35, 36 Это означает, что результаты, полученные этими методами, относятся к ансамблей молекул или агрегатов. В ОВС, один или очень мало молекул прикреплены к наконечнику AFM и их взаимодействие с желаемой подложкой измеряется. Такой подход может быть расширен для изучения сворачивания белков, потянув белка с поверхности. Кроме того, он может быть использован для измерения взаимодействия между клетками и белками и связывание антител с их лигандами. 37, 38, 39, 40 В данной статье подробно описывается , как присоединить либо пептиды или аминокислоты к наконечнику AFM с помощью химии силанола. Кроме того, в документе описывается, как выполнять измерения силы и как анализироватьРезультаты.
1. Совет Модификация
2. Подготовка поверхности
3. одномолекулярной силовая спектроскопия Измерения
Анализ 4. Данные
Рисунок 1 демонстрирует процедуру изменения наконечника. На первом этапе, плазменной обработкой изменяет поверхность наконечника из нитрида кремния. Кончик представляет ОН-группы. Эти группы затем реагируют с силанами. В конце этого этапа, поверхность након...
Шаги 1.3, 1.4 и 1.7 в протоколе следует проводить с большим осторожностью и в очень мягкой форме. На этапе 1.3, кончик не должен быть в контакте с силановой смеси, и процесс силанизация следует проводить в инертной атмосфере (свободной от влаги). 45 Это делается для того , чтобы предо...
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
This work was supported by the Marie Curie International Reintegration Grant (EP7). P. D. acknowledges the support of the Israel Council for Higher Education.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Silicon nitride (Si3N4) AFM cantilevers with silicon tips | Bruker (Camarilo, CA, USA) | MSNL10, nominal cantilevers radius ~2 nm | |
Methyltriethoxysilane | Acros Organics (New Jersey, USA) | For Silaylation of the AFM tip | |
3-(Aminopropyl) triethoxysilane | Sigma-Aldrich (Jerusalem, Israel) | Used for tip modification | |
Triisopropylsilane | Sigma-Aldrich (Jerusalem, Israel) | Used for tip modification | |
N-Ethyldiisopropylamine | Alfa-Aesar (Lancashire, UK) | Used for tip modification | |
Triethylamine | Alfa-Aesar (Lancashire, UK) | Used for tip modification | |
Piperidine | Alfa-Aesar (Lancashire, UK) | Used for tip modification | |
Fluorenylmethyloxycarbonyl-PEG-N-hydroxysuccinimide (Fmoc-PEG-NHS) | Iris Biotech GmbH (Deutschland, Germany) | Used as the covalent flexible linker (MW = 5000 Da) | |
2-(1H-benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3,-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HBTU) | Alfa Aser (Heysham, England) | Used as a coupling reagent. | |
N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) | Acros Organics (New Jersey, USA) | Used as Solvent in Tip modification procedure | |
DMF (dimethylformamide) | Merck (Darmstadt, Germany) | Used as Solvent in Tip modification procedure | |
Trifluoro acetic acid (TFA) | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
Acetic anhydride | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
Peptides | GL Biochem (Shanghai, China). | ||
Phenylalanine and Tyrosine | Biochem (Darmstadt, Germany) | ||
30% TiO2 dispersion in the mixture of solvent 2-(2-Methoxyethoxy) ethanol (DEGME) and Ethyl 3-Ethoxypropionate (EEP) | Applied Vision Laboratories (Jerusalem, Israel) | (30%) in the mixture of solvent 2-(2 Methoxyethoxy) ethanol (DEGME) and Ethyl 3-Ethoxypropionate (EEP) | |
Mica substrates | TED PELLA, INC. (Redding, California, USA) | 9.9 mm diameter |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены