JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Микробаланс кварцевого кристалла может обеспечить точные свойства массы и вязкости для пленок в микрон или субмикроне, что актуально для исследований в области биомедицинского и экологического зондирования, покрытий и полимерной науки. Толщина образца влияет на информацию, которую можно получить из материала при контакте с датчиком.

Аннотация

В этом исследовании мы представляем различные примеры того, как тонкая пленка подготовки к экспериментам микробаланса кварцевого кристалла информирует о соответствующем моделировании данных и определяет, какие свойства пленки можно количественно оценивать. Микробаланс кварцевого кристалла предлагает уникально чувствительную платформу для измерения тонких изменений массы и/или механических свойств прикладной пленки, наблюдая изменения в механическом резонансе кристалла кварца, колеблющихся на высокой частоте. Преимущества этого подхода включают его экспериментальную универсальность, способность изучать изменения свойств в широком диапазоне экспериментальных временных длин и использование небольших размеров выборки. Мы демонстрируем, что, основываясь на толщине и модуле сдвига слоя, отложенном на датчике, мы можем получить различную информацию из материала. Здесь эта концепция специально используется для отображения экспериментальных параметров, приводящих к массе и вязким вычислениям адсорбированного коллагена на золотых и полиэлектролитных комплексах во время отеков в зависимости от концентрации соли.

Введение

Микробаланс кварцевого кристалла (ККМ) использует пьезоэлектрический эффект кварцевого кристалла для мониторинга его резонансной частоты, которая зависит от массы, прилипшой к поверхности. Техника сравнивает резонансную частоту и пропускную способность датчика кристалла кварца AT cut (обычно в диапазоне 5 МГц)1 в воздухе или жидкости с частотой и пропускной способностью датчика после осаждения пленки. Есть несколько преимуществ для использования ЦКМ для изучения тонкой пленки свойства и интерфейсы, в том числе высокая чувствительность к массе и, возможно, вязкоупругой изменения свойства (в зависимости от единообразия образца и толщины), способность выполнять исследования на situ2, и способность зондировать гораздо короче реологической шкале времени, чем традиционные сдвига реологии или динамического механического анализа (DMA). Прощупывание короткой реологической шкалы времени позволяет наблюдать, как реакция в этом временном масштабе меняется как в течение чрезвычайно коротких (мс)3 и длинных (лет) продолжительностей4. Эта возможность полезна для изучения различных кинетических процессов, а также является полезным продолжением традиционных реометрических методов5,6.

Высокая чувствительность ККМ также привела к его интенсивному использованию в биологических приложениях, изучающих фундаментальные взаимодействия крайне малых биомолекул. Поверхность датчика без покрытия или функционализированного датчика может быть использована для исследования адсорбции белка; более далее, биозондирование через сложные события связывания между ферментами, антителами и аптамерсами могут быть исследованы на основе изменений в массе7,8,9. Например, метод был использован, чтобы понять преобразование пузырьков в планарный липидный двухслойный как двухэтапный процесс адсорбции жидкостных пузырьков к жесткой структуре, наблюдая коррелирующие изменения в частоте и вязкости10. В последние годы, ККМ дополнительно предложил надежную платформу для мониторинга доставки наркотиков пузырьков или наночастиц11. На стыке материаловедения и молекулярной и клеточной биологии, мы можем использовать ККМ для выяснения ключевых взаимодействий между материалами и биологически активными компонентами, такими как белки, нуклеиновые кислоты, липосомы и клетки. Например, экстрассирование белка к биоматериалу опосредует вниз по течению клеточных реакций, таких как воспаление и часто используется в качестве положительного индикатора биосовместимости, в то время как в других случаях внеклеточного белка вложения к покрытиям, что интерфейс с кровью может вызвать опасные свертывания в сосудах12,13. Таким образом, ККМ может быть использован в качестве инструмента для выбора оптимальных кандидатов для различных нужд.

Два общих подхода к выполнению экспериментов «CM» собирают аналогичные данные эксперимента: первый подход записывает сдвиг частоты и половину пропускной способности (q) пика проводимости. Второй подход, ККМ с рассеиванием (КМ-Д), фиксирует сдвиг частоты и фактор рассеивания, который прямо пропорционален q через уравнение 1,14

figure-introduction-3545(1)

где D является фактором рассеивания и - частотой. И D, и Q связаны с эффектом демпфирования пленки на датчик, который дает указание на жесткость пленки. В скрипте n обозначается частотный обертон или гармонический, которые являются нечетными резонансными частотами кварцевого датчика (n No 1, 3, 5, 7...). Дальнейшее обсуждение моделей с использованием нескольких гармоник для получения массы и вязкоусмотритенных свойств пленки можно найти в обзоре Johannsmann14 и предыдущие документы из группы Shull15,16,17,18.

Одним из ключевых соображений для подготовки образцов ККМ является то, как применить тонкую пленку на поверхности датчика. Некоторые распространенные методы включают спин покрытие, падение покрытия, падение покрытия, или адсорбции пленки на поверхность датчика во время эксперимента19,20. Для образцов ККМ есть четыре региона: предел ЗСМ, вязкая, режим массового отрезка и перегруженный режим. Для достаточно тонких пленок применяется ограничение Sauerbrey, где сдвиг частоты(яп.) обеспечивает плотность поверхностной массы пленки. В пределах предела Sauerbrey, шкалы сдвига частоты линейно с резонансным гармоническим, n, и изменения в факторе демпфирования (D или q) вообще малы. В этом режиме нет достаточной информации для однозначного определения реологических свойств слоя без дополнительных предположений. Данные в этом режиме используются для расчета плотности массы поверхности (или толщины, если плотность известна априори)пленки. В режиме навалом, где среда в контакте с кристаллом достаточно толстая, эвакуационная волна сдвига распространяется в среду, прежде чем полностью смоченной. В данном году никакой массовой информации не может быть получена с помощью q. Тем не менее, в этом регионе, вязкоэлаусные свойства надежно определяются с помощью комбинациииз 15,18. В режиме навалом, если среда слишком жесткая, пленка будет влажным из резонанса датчика, предотвращая сбор каких-либо достоверных данных из ККМ. Визогусть режима является промежуточным режимом, где пленка достаточно тонкая, чтобы сдвига волна полностью распространяться через пленку, а также иметь надежные значения для демпфирующего фактора. Затем демпфирующий фактор и qмогут быть использованы для определения вязкоэластовых свойств пленки, а также ее массы. Здесь вязкоуэлная свойства дается продуктом плотности и величины сложного модуля сдвига Г. р и угол фазы, данный арктаном(G" / G'). Когда пленки подготовлены в пределе Sauerbrey, масса в зоне блока можно сразу вычислить на основе уравнения Sauerbrey показанного под21,

figure-introduction-6663(2)

где qn является изменение резонансной частоты, n является подтекстом интереса,1 является резонансной частотой датчика, м/ А является массой на область пленки, и q является акустическим импедансом кварца, который для AT сократить кварц составляет 8,84 х 10кг / м2с. Визогусть режима наиболее подходит для изучения полимерных пленок, а предел навалом полезен для изучения вязких полимерных22 или белковых растворов16. Различные режимы зависят от свойств материала, представляющих интерес, с оптимальной толщиной для полной вязкости и массовой характеристики обычно увеличивается с жесткостью пленки. На рисунке 1 описаны четыре региона в отношении плотности пленки, сложных модуля сдвига и угла фазы, где мы взяли на себя определенную связь между углом фазы и жесткостью пленки, которая, как было показано, имеет отношение к материалам этого типа. Многие пленки, представляющие практический интерес, слишком толстые для изучения вязких свойств с ККМ, таких как некоторые биопленки, где толщины находятся на порядок от десятков до сотен микрон23. Такие толстые пленки, как правило, не подходят для изучения с помощью ККМ, но могут быть измерены с помощью гораздо более низкой частоты резонансов (таких, как торсионные резонансы)23, что позволяет сдвига волна распространяться дальше в фильм.

Чтобы определить, какой режим имеет отношение к данной выборке , важно пониматьпараметр d / n, который представляет собой отношение толщины пленки(d) к длине волны сдвига механического колебания кристаллического датчика кварца(No n)15,16,18. Идеальный вязкивый режим d /n n 0.05 - 0.218, где значения ниже 0.05 находятся в пределах предела Sauerbrey и значения выше 0.2 приближаются к режиму навалом. Более строгое описание d /n предоставляется в другом месте15,18, но это количественный параметр, очерчивающих предел Sauerbrey и вязкоупругой предел. Программы анализа, используемые ниже, обеспечивают этот параметр напрямую.

Есть некоторые дополнительные ограничения для анализа тонких пленок с ККМ. Расчеты Sauerbrey и вязкости предполагают, что пленка однородна как по всей толщине пленки, так и боковой по всей поверхности электрода ККМ. Хотя это предположение делает его сложным для изучения фильмов, которые имеют пустоты или наполнители настоящее время, там были некоторые исследования ККМ в пленки, состоящие из привитых наночастиц6. Если неоднородности невелики по сравнению с общей толщиной пленки, надежные вязкоэласные свойства композитной системы все еще могут быть получены. Для более неоднородных систем значения, полученные в результате вискоупругового анализа, всегда следует рассматривать с большой осторожностью. В идеале результаты, полученные от систем с неизвестной неоднородностью, должны быть проверены против систем, которые, как известно, однородны. Таков подход, который мы взяли в примере системы, описанной в настоящем документе.

Важным моментом, который мы иллюстрируем в настоящем документе, является точное соответствие между измерениями, выполненными в области частоты (где сообщается о Х) и экспериментами домена времени (где сообщается D). Описаны результаты двух различных экспериментов, один тайм и один домен частоты, каждый из которых связан с другой, но концептуально связанной модельной системой. Первая система является простым примером прикрепления коллагена к датчику, чтобы проиллюстрировать репрезентативной связывающей кинетики и уравновешчастия адсорбции с течением времени во время измерения домена времени . Коллаген является наиболее распространенным белком в организме, известный своей универсальностью связывающего поведения и морфологии. Коллагенный раствор, используемый здесь, не требует дополнительной функционализации золотой поверхности датчика, чтобы вызвать адсорбцию9. Вторая экспериментальная система представляет собой полиэлектролитный комплекс (ПЭК), состоящий из анионического полистирола сульфоната (PSS) и катионного поли (diallyldimethylammonium) (PDADMA), подготовленного таким же образом, как Sadman et al.22. Эти материалы набухают и становятся мягкими в соли (KBr в данном случае) решений, предлагая простую платформу для изучения полимерной механики с использованием подхода домена частоты (КМЗ-З). Для каждого протокола процесс подготовки, взятия и анализа измерения показан на рисунке 2. Схема показывает, что основное различие между подходами «CM-» и «CM-D» заключается в этапе сбора данных и приборах, используемых в эксперименте. Все упомянутые методы подготовки выборки совместимы с обоими подходами, и каждый подход может анализировать образцы в трех регионах, изображенных на рисунке 1.

Наши данные показывают, что подготовка образцов, будь то сенсорное покрытие до или во время измерения, диктует способность извлекать вязкоэласные свойства системы. Правильно спроектируя ранние этапы эксперимента, мы можем определить, какую информацию мы можем точно собрать на этапе анализа.

протокол

Адсорпция коллагена «CM-D»

1. Подготовка образца и предварительная очистка датчиков

  1. Приготовьте 20 мл ацетатного буфера 0,1 М, регулируя рН с HCl и NaOH по мере необходимости для достижения рН 5,6.
  2. Добавьте раствор коллагена хвоста крысы к 20 mL буфера ацетата под стерильные условия к окончательной концентрации 10 мкг/мл.
  3. Очистите датчик кварца с золотым покрытием, чтобы удалить органический и биологический материал25,26.
    1. Поместите активную сторону датчика вверх в УФ/Озон камеру и обработайте поверхность в течение примерно 10 минут.
    2. Тепло 5:1:1 смесь деионированной воды (дГ2O), аммиака (25%) и перекись водорода (30%) до 75 градусов по Цельсию. Поместите датчик в раствор на 5 мин.
    3. Промыть датчик dH2O и высушить потоком азотного газа.
    4. Поместите активную сторону датчика вверх в УФ/Озон камеру и обработайте поверхность в течение 10 минут.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Процедура очистки должна быть немедленно выполнена перед измерением, чтобы свести к минимуму загрязнение окружающей среды на поверхности датчика.

2. Приобретение данных по измерению CM-D

  1. Включите все необходимое оборудование для измерения, включая насос, блок электроники и компьютерное программное обеспечение.
  2. Удалите модуль потока с камерной платформы и отвинтите большие винты большого пальца, чтобы открыть модуль.
  3. Если датчик был оставлен после первоначальной очистки (шаги 1.3.1-1.3.4), промыть датчик деионизированной водой (dH2O) и высушить потоком азотного газа, чтобы не было загрязняющих веществ на поверхности.
  4. Установите датчик в модуле потока на открытом O-кольцо, сначала высыхая область потоком азотного газа и проверяя, что O-кольцо лежит плоско. Датчик должен быть помещен с активной стороной поверхности вниз и якорно-образным электродом, ориентированным на маркер в модуле потока.
  5. Поверните винты большого пальца, чтобы запечатать модуль потока и заменить его на камерной платформе. Прикрепите любые необходимые трубки насоса PTFE к модулю потока и внешнему насосу.
  6. Используя соответствующее программное обеспечение компьютера, установите температуру модуля потока до 37 градусов по Цельсию. Мониторинг изменяющейся температуры в течение 10-15 мин, чтобы убедиться, что она уравновешивает сяпоните при желаемом значении.
  7. Найдите начальные резонансные частоты датчика. Если какие-либо резонансные частоты не найдены программным обеспечением, убедитесь, что модуль потока правильно расположен на платформе камеры или повторно смонтировать датчик в модуле потока, чтобы убедиться, что он центрирован и делает надлежащий электрический контакт.
  8. Поместите трубку в входе насоса в 1x фосфат-буфера соливого раствора (PBS) раствор. Запустите поток внешнего насоса на уровне 25 л/мин и визуально осмотрите трубку, чтобы убедиться, что жидкость течет через трубку.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Поток жидкости может быть легче увидеть, на мгновение увеличивая скорость потока жидкости до 100 л/мин или больше. Если жидкость, как представляется, не движется через трубку, это, скорее всего, что две части потока модуль не создает надлежащего уплотнения. Попробуйте затянуть винты большого пальца, затягивая разъемы труб к входе и розетке, или повторномонтаж датчика, чтобы убедиться, что O-кольцо является плоским и по центру.
  9. Разрешить поток жидкости 1x PBS через модуль потока, по крайней мере 15 мин, чтобы правильно уравновесить.
  10. Начало измерения в компьютерном программном обеспечении, чтобы начать сбор данных. Мониторинг частоты и значений рассеивания в течение по крайней мере 5 минут, чтобы обеспечить стабильный базовый участок.
  11. Остановите насос и переместите впускные трубки в буферный раствор коллаген-ацетат ацетат ацетата и возобновите поток жидкости. Обратите внимание на время этого события для последующего анализа.
  12. Разрешить новым значениям частоты и рассеивания уравновесить к стабильному значению. Здесь мы ожидаем, что эта стабилизация произойдет после 8-12 ч.
  13. Остановите насос, переместите впускные трубки обратно в раствор 1x PBS и возобновите поток жидкости. Обратите внимание на время этого события для последующего анализа.
  14. Разрешить новым значениям частоты и рассеивания уравновесить к стабильному значению. Здесь эта стабилизация происходит через 30 минут.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Шаги 2.13 и 2.14 могут быть повторены для каждого нового периода потока жидкости в более строгих экспериментах с большим количеством этапов.
  15. Прекратите сбор данных измерения и сохраните данные.
  16. Очистите и разобрать оборудование ККМ.
    1. Увеличьте скорость потока жидкости внешнего насоса до 500 л/мин или больше и поместите впускные трубки в раствор 2% раствора очистки Hellmanex в течение по крайней мере 20 мин.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для других экспериментов, если дальнейший анализ датчика желательно, удалить датчик до шага 2.16.1 и поместить другой датчик очистки в модуле.
    2. Остановите насос и переместите входе труб на dH2O, и возобновить поток жидкости для дальнейшего промывки системы, по крайней мере 20 мин.
    3. Остановите поток жидкости и удалите датчик из модуля потока. Сухие датчик и внутри потока модуля с потоком азотного газа. Выключите компьютерное программное обеспечение, блок электроники и перистальтический насос.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Датчики с золотым покрытием могут быть правильно очищены, как подробно описано в шагах 1.3.1-1.3.4, и повторно использованы для нескольких измерений. Показания о том, что датчик больше не может быть использован для надежных измерений, могут включать, но не ограничиваются большой изменчивостью первоначальных резонансных частот и значительными заносами в базовых измерениях с буферным потоком. Данные могут быть открыты и проанализированы в предпочтительном программном обеспечении, в том числе предоставленных компаниями, которые специализируются на оборудовании «CM-D».

Полиэлектролитный комплекс ЗКМ

3. Подготовка образцов

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот эксперимент был проведен с использованием программы MATLAB, разработанной в рамках исследовательской группы Shull для сбора и анализа данных.

  1. Во-первых, положение голого кристаллического датчика кварца в держатель образца подключен к векторной сети анализатор и компьютер. Включите анализатор, чтобы применить колебационное напряжение к датчику, и собрать спектр эталонной проводимости для датчика в воздухе.
  2. Погрузите держатель образца в безгубый стакан 100 мл, наполненный дистиллированной водой, и соберите эталонный спектр проводимости для голого датчика в воде.
  3. Подготовьте раствор бромистого калия 0,5 М (KBr).
    1. Растворите 1,79 г KBr в 30 мл дистиллированной воды. Встряхните до растворения.
    2. Вставьте небольшую кремниевую пластину в раствор KBr под углом, чтобы создать слайд для кварцевого датчика во время шага аннулирования, чтобы пленка не сходит с датчика.
  4. Подготовьте датчик для спинового покрытия.
    1. Установите параметры спин-шерсти до 10 000 об/мин, 8000 ускорения и 5 с.
    2. Вставьте датчик на спин-шуф и включите вакуум.
    3. Обложка поверхности датчика с этанолом и запустить спин пальто для очистки поверхности датчика.
    4. Добавьте УИК (PSS:PDADMA, подготовленный так же, как подробно описано в Sadman etal. 22) к поверхности датчика.
      1. Если комплекс находится в двух фазах (полимер богатых и полимерных бедных), медленно вставьте трубу в раствор. Эвакуировать трубу, дуя пузырьки при перемещении трубы в плотную фазу богатых полимерами.
      2. Выпустив пару пузырьков в фазе богатых полимерами, нарисуйте 0,5-0,75 мл полимерного раствора в трубу. Поддержание давления на лампу трубы, чтобы не позволить полимеру плохой фазы войти в трубу, вытащить трубу из раствора.
      3. Протрите внешнюю сторону трубы с помощью Кимвайпа. Добавьте достаточное количество раствора dropwise на поверхность кварцевого датчика, чтобы полностью покрыть поверхность. Убедитесь, что на поверхности датчика нет видимых пузырьков в растворе.
  5. Спин пальто образца УИК и сразу же погрузить датчик в раствор 0,5 М KBr для предотвращения кристаллизации соли на пленке.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг иногда трудно координировать. Отпустите датчик чуть выше решения KBr для достижения наилучших результатов.
  6. Разрешить фильм anneal, по крайней мере 12 ч.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для удобства выполнения эксперимента, подготовить шаг 4 вечером и позволить фильму anneal ночь.

4. Измерение пленки в воздухе и воде

  1. Перенесите датчик в стакан, наполненный дистиллированной водой, чтобы удалить избыток KBr из пленки и задней стороны датчика. Оставьте датчик в растворе на 30-60 мин.
  2. Произмерите пленку в воздухе. Ссылка на голый датчик в воздухе. Разрешить данные пленки уравновесить.
  3. Вставьте сушеный сульфат кальция в 100 мл безlip стакан и измерить полностью сухой толщины пленки. Удалить сульфат кальция из стакана и промыть стакан дистиллированной водой.
  4. Заполните 100 мл безгубый стакан с 30 мл дистиллированной воды. Вставьте перемешивание бар для обеспечения воды циркулирует вокруг пленки. Измерьте пленку в воде в течение 30-45 мин или до тех пор, пока данные пленки не будут уравновешиваются. Ссылка на голый датчик в воде.
  5. Приготовьте раствор 15 мл 3 М КБр в дистиллированной воде. Измерьте 5,35 г KBr в цилиндр и заполните до 15 мл дистиллированной водой. Вихрь до растворения.
  6. Добавьте раствор KBr в стакан с дистиллированной водой с шагом 0,1 М. В таблице 1 излагаются приращения 0,1 м в mL из 3 M KBr решения. Лицо пленки от того, где раствор KBr добавляется в воду, так что пленка не растворяется. Убедитесь, что система уравновесилась, прежде чем добавить еще одно дополнение решения KBr.
  7. После того, как все данные были получены, удалите пленку с держателя и поместите в стакан дистиллированной воды. Разрешить соль, чтобы оставить пленку (30-60 мин) и просушить пленку.
  8. Чтобы очистить пленку УИК от датчика, добавьте KBr в стакан и аккуратно закружите раствор. Дайте посидеть 5-10 мин. Повторите этот процесс 2-3 раза, затем промойте датчик дистиллированной водой.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Датчик может быть очищен и повторно использован, если ответ от датчика по-прежнему хорошо. Это может быть проверено датчиком, имеющим небольшие абсолютные показания пропускной способности для гармоник, представляющих интерес (100 Гц).

5. Анализ данных

  1. Откройте анализ данных MATLAB, созданный Sadman(https://github.com/sadmankazi/QCM-D-Analysis-GUI)27. Откройте пленку в файле данных воздуха, выбрав "Нагрузка ККМ".
    ПРИМЕЧАНИЕ: Группа Shull разработала аналогичный графический интерфейс Python для сбора и анализа данных для ЦКМ(https://github.com/shullgroup/rheoQCM). Часть кода анализа содержится в дополнительной информации как для анализа данных, так и для генерации цифр в настоящем документе.
  2. Выберите нужный расчет (или 3,5,3 или 3,5,5), гамма, и фильм в воздухе иконки. Нажмите Участок ККМ.
  3. Определите толщину сухой пленки, используя наиболее уравновешённые точки данных (обычно последнюю точку данных) в ходе эксперимента. Запишите это значение.
  4. Откройте пленку в файле данных воды. Выберите те же параметры, что и в шаге 5.2, за исключением пленки в воде вместо пленки в воздухе.
  5. После каждого шага равновесия отек эксперимента, определить толщину пленки, сложный модуль сдвига, и вискоэлный угол фазы. Зафиксировать эти значения вместе с ионной прочностью (от 0-1 М с шагом 0,1 м).
  6. Определить процент отеков как
    figure-protocol-12308(3)
    где dp толщина пленки от разрешения и dpсухой толщина сухой пленки.

Результаты

Изменения частоты со временем во время адсорбции белка демонстрируют характерную кривую и плато, показанную на рисунке 3A-B. Первоначальная буферная вымывание 1x PBS по поверхности голой сенсорной поверхности вызывает лишь незначительные изменения в частоте, пре...

Обсуждение

Результаты адсорбции коллагена охватывают режимы Sauerbrey и viscoelastic. Позамыв, что сдвиги частоты нормализуются до соответствующего гармонического числа, мы наблюдаем, что предел Sauerbrey соответствует примерно первым 2 ч измерения. С увеличением массы примыкания к датчику, однако, нормализов?...

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Эта работа была поддержана NSF (DMR-1710491, OISE-1743748). J.R. и E.S. признают поддержку со стороны NSF (DMR-1751308).

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Acetic acidSigma-AldrichA6283For collagen adsorption
Ammonium hydroxide solutionSigma-Aldrich221228For collagen adsorption
Aqueous QCM probeAWSensorsCLS 00050 AFor polyelectrolyte swelling
Collagen I Rat Protein, TailThermo Fisher ScientificA1048301For collagen adsorption
Distilled waterSigma-AldrichEM3234For polyelectrolyte swelling; generally easy to acquire in research labs, but there is a catalog number in case it is not accessible
EthanolSigma-Aldrich793175-1GA-PBFor polyelectrolyte swelling
Gibco Phosphate Buffered SalineThermo Fisher Scientific20012-027For collagen adsorption
Hellmanex IIISigma-AldrichZ805939For collagen adsorption
Hydrogen peroxide solutionSigma-Aldrich216763For collagen adsorption
Kimberly-Clark Professional Kimtech Science Kimwipes Delicate Task Wipers, 1-PlyFisher Scientific06-666AFor polyelectrolyte swelling
NP2K VNAMakarov InstrumentsFor polyelectrolyte swelling
Poly(diallyldimethylammonium chloride), MW 200,000Sigma-Aldrich409022For polyelectrolyte swelling; for full synthesis procedure see Sadman et al.
Poly(styrene-sulfonate) sodium salt 30% weight in waterSigma-Aldrich561967-500GFor polyelectrolyte swelling; for full synthesis procedure see Sadman et al.
Potassium BromideSigma-Aldrich793604-1KGFor polyelectrolyte swelling
QSense QCM Explorer SystemBiolin ScientificFor collagen adsorption
Sodium acetate, anhydrousSigma-AldrichS2889For collagen adsorption
Spin coater, Model WS-650MZ-23NPPLaurell technologiesFor polyelectrolyte swelling

Ссылки

  1. Marx, K. A. Quartz crystal microbalance: A useful tool for studying thin polymer films and complex biomolecular systems at the solution - Surface interface. Biomacromolecules. 4 (5), 1099-1120 (2003).
  2. Kleber, C., Hilfrich, U., Schreiner, M. In situ QCM and TM-AFM investigations of the early stages of degradation of silver and copper surfaces. Applied Surface Science. 253 (7), 3712-3721 (2007).
  3. Yeh, C. J., Hu, M., Shull, K. R. Oxygen Inhibition of Radical Polymerizations Investigated with the Rheometric Quartz Crystal Microbalance. Macromolecules. 51 (15), 5511-5518 (2018).
  4. Sturdy, L. F., Yee, A., Casadio, F., Shull, K. R. Quantitative characterization of alkyd cure kinetics with the quartz crystal microbalance. Polymer. 103, 387-396 (2016).
  5. Delgado, D. E., Sturdy, L. F., Burkhart, C. W., Shull, K. R. Validation of quartz crystal rheometry in the megahertz frequency regime. Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics. , 1-9 (2019).
  6. Bilchak, C. R., Huang, Y., Benicewicz, B. C., Durning, C. J., Kumar, S. K. High-Frequency Mechanical Behavior of Pure Polymer-Grafted Nanoparticle Constructs. ACS Macro Letters. 8 (3), 294-298 (2019).
  7. Hook, F., Rodahl, M., Brzezinski, P., Kasemo, B. Energy dissipation kinetics for protein and antibody-antigen adsorption under shear oscillation on a quartz crystal microbalance. Langmuir. 14, 729-734 (1998).
  8. Liss, M., Petersen, B., Wolf, H., Prohaska, E. An aptamer-based quartz crystal protein biosensor. Analytical Chemistry. 74 (17), 4488-4495 (2002).
  9. Felgueiras, H. P., Murthy, N. S., Sommerfeld, S. D., Brás, M. M., Migonney, V., Kohn, J. Competitive Adsorption of Plasma Proteins Using a Quartz Crystal Microbalance. ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (21), 13207-13217 (2016).
  10. Keller, C. A., Kasemo, B. Surface specific kinetics of lipid vesicle adsorption measured with a quartz crystal microbalance. Biophysical Journal. 75, 1397-1402 (1998).
  11. Olsson, A. L. J., Quevedo, I. R., He, D., Basnet, M., Tufenkji, N. Using the quartz crystal microbalance with dissipation monitoring to evaluate the size of nanoparticles deposited on surfaces. ACS Nano. 7 (9), 7833-7843 (2013).
  12. Xu, X., Zhang, C., Zhou, Y., Cheng, Q. L. J., Yao, K., Chen, Q. Quartz crystal microbalance study of protein adsorption on chitosan, chitosan/poly(vinyl pyrrolidone) blends and chitosan-graft-poly(vinyl pyrrolidone) surfaces. Journal of Bioactive and Compatible Polymers. 22, 195-206 (2007).
  13. Weber, N., Pesnell, A., Bolikal, D., Zeltinger, J., Kohn, J. Viscoelastic properties of fibrinogen adsorbed to the surface of biomaterials used in blood-contacting medical devices. Langmuir. 23, 3298-3304 (2007).
  14. Johannsmann, D. Viscoelastic, mechanical, and dielectric measurements on complex samples with the quartz crystal microbalance. Physical Chemistry Chemical Physics. 10 (31), 4516-4534 (2008).
  15. Denolf, G. C., Sturdy, L. F., Shull, K. R. High-frequency rheological characterization of homogeneous polymer films with the quartz crystal microbalance. Langmuir. 30 (32), 9731-9740 (2014).
  16. Martin, E. J., Mathew, M. T., Shull, K. R. Viscoelastic properties of electrochemically deposited protein/metal complexes. Langmuir. 31 (13), 4008-4017 (2015).
  17. Sturdy, L., Casadio, F., Kokkori, M., Muir, K., Shull, K. R. Quartz crystal rheometry: A quantitative technique for studying curing and aging in artists' paints. Polymer Degradation and Stability. 107, 348-355 (2014).
  18. Sadman, K., Wiener, C. G., Weiss, R. A., White, C. C., Shull, K. R., Vogt, B. D. Quantitative Rheometry of Thin Soft Materials Using the Quartz Crystal Microbalance with Dissipation. Analytical Chemistry. 90 (6), 4079-4088 (2018).
  19. Wasilewski, T., Szulczyński, B., Kamysz, W., Gębicki, J., Namieśnik, J. Evaluation of three peptide immobilization techniques on a qcm surface related to acetaldehyde responses in the gas phase. Sensors (Switzerland). 18 (11), 1-15 (2018).
  20. Lvov, Y., Ariga, K., Kunitake, T., Ichinose, I. Assembly of Multicomponent Protein Films by Means of Electrostatic Layer-by-Layer Adsorption. Journal of the American Chemical Society. 117 (22), 6117-6123 (1995).
  21. Sauerbrey, G. Verwendung von Schwingquarzen zur Wägung dünner Schichten und zur Mikrowägung. Zeitschrift für Physik. 155 (2), 206-222 (1959).
  22. Sadman, K., Wang, Q., Chen, Y., Keshavarz, B., Jiang, Z., Shull, K. R. Influence of Hydrophobicity on Polyelectrolyte Complexation. Macromolecules. 50 (23), 9417-9426 (2017).
  23. Sievers, P., Moß, C., Schröder, U., Johannsmann, D. Use of torsional resonators to monitor electroactive biofilms. Biosensors and Bioelectronics. 110, 225-232 (2018).
  24. Ringberg, J. Q-Sense Explorer Operator Manual. Biolin Scientific. , (2017).
  25. Ringberg, J. Q-Sense User Guide: Instrument care and sensor pre-cleaning. Biolin Scientific. , (2015).
  26. Kern, W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology. Journal of The Electrochemical Society. 137 (6), 1887 (1990).
  27. Sadman, K. . sadmankazi/QCM-D-Analysis-GUI: QCMD-Analyze. , (2018).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

155

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены