Yazarlar Byoung-Chul Lee, Philip Choi ve Samuel Ho değerli yardım için teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma ABD Enerji Bakanlığı, Sözleşme kapsamındaki, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuarı, Temel Enerji Bilimler Bilim, Office, Office tarafından desteklenen Moleküler Döküm yapıldı No DE-AC02-05CH11231 ve Savunma Tehdit Azaltma Sözleşme No altında Ajansı: IACRO-B0845281.

1. Katı-Faz Polypeptoids Submonomer Sentezi Katı-faz sentezi (SPS), doğrudan böyle bir polimerik reçine boncuk gibi inert bir katı destek sekans spesifik biyopolimerlerin adım bilge sentezlemek için kullanılan yaygın bir tekniktir. Yüksek kaplin verim ve aşırı reaktant kaldırma kolaylığı SPS büyük avantajları. Reçine kaplin reaksiyon sonra, aşırı reaktifler sadece boşaltılır ve boncuk sonraki reaksiyon adım için hazır olmak yıkanır. Nihai sentez reaksiyon sonra, tam uzunlukta oligomerler reçine bölünmüş ve çözüm fazlı bir malzeme daha da incelenebilir. Burada, diziye özgü peptoid polimerler oluşturmak için SPS prosedürü uyum sağlar. <ol><li> Kurulum: manuel peptoid sentezinin tüm adımları atılabilir, polipropilen (PP) fritted kartuş veya 3-way stopcock ile donatılmış bir fritted cam reaksiyon kabı yapılabilir. Davlumbaz bütün işlemleri gerçekleştirin. G inkubasyon içinlass gemi veya plastik kartuş, hafifçe kabarcık karıştırma için uygun çözüm için bir azot kaynağı bir kol bağlanır. Alternatif olarak, tek kartuş reaksiyon inkübasyonlar için, kartuşu döner çalkalayıcı kapaklar ve yer ile her iki ucunda mühür. Reaksiyon karışımları veya yıkar boşaltmak için, bir atık tuzak ile elektrikli ev bağlayın. Geminin bir kaba frit fritted olmalıdır. Boncuk cam geminin duvarlarına yapışmasını önlemek için cam reaksiyon kabı Siliconize. Dikloretan 5% dichlorodimethylsilane (v / v) bir çözüm hazırlayın. Temiz ve kuru bir reaksiyon geminin üst silikonlama solüsyonu ile doldurun, 30 dakika otur, sonra drenaj sağlar. Metanol ile bir DCE ile daha sonra geminin bir kez yıkayın ve. Silikonlama çözüm yeniden kaydedilmesi gerekir. Her iki hava kuru ya da silkeleyin aşan herhangi bir çözüm ve cam stopcock çıkardıktan sonra kuruyana kadar pişirin. Reçine eklemeden önce Cool reaksiyon kabı. </li><li> Rink amid yeniden 100 mg (0.06 mmol)fritted bir reaksiyon gemi günah. 2 mL dimetilformamid (DMF) ekleyerek reçine şişer. 10 dakika sallayarak veya köpürme ile çalkalayın. Kabardı reçine yalıtmak için vakum ile çözüm boşaltın. </li><li> Fmoc grubu korumanızı için% 20 DMF 4-methylpiperidine (v / v) 1 mL ekleyin. 2 dakika ve boşaltma için çalkalayın. 12 dakikalık bir inkübasyon tekrarlayın. </li><li> DMF 2 mL ekleyerek 15 saniye boyunca ajitasyon ve drenaj reçine durulayın. 3x tekrarlayın. </li><li> Bromoacetylation: 1 mL 0.6 M bromoacetic DMF asit (0.6 mmol) ve 86 N mcL, N&#39;-diisopropylcarbodiimide (0.93 eşdeğeri, 0.56 mmol) ekleyin. 30 dakika boyunca hafif köpüren ile inkübe, suzun ve 2 mL DMF (4x tekrar) ile durulayın. </li><li> Deplasman: 1-2 M amin N-methylpyrrolidinone 1 ml ekleyin. 30-120 dakika süreyle köpürme ile inkübe, suzun ve DMF (4x 2 ml) ile durulayın. </li><li> Submonomer döngüsü, 1.5 (bromoacetylation) ve 1.6 (displacemen adımları tekrarlayarak peptoid zinciri büyümeye devamt). </li></ol><ol start="8"><li> Son deplasman yapıldıktan sonra, 2 mL DMF (4x tekrar) ile yıkayın, daha sonra 2 mL diklorometan (3x tekrar). Cap ve bölünme kadar reaksiyon kabı içerisine saklamak. </li><li> Sentezi (isteğe bağlı) Pause: peptoid bir sentezi sırasında duraklatmak için, deplasman reaksiyon bitirmek ve 1.8 adıma geçin. Peptoid zinciri büyümeye devam etmek için, yeniden şişme kuru reçine (adım 1.2) ve submonomer döngüsü (adım 1.5 ve 1.6) tekrar sentezi yeniden başlatın. Reçine peptoid konjuge döngüsel bir diketopiperazine yan ürün meydana gelebilir, çünkü reçine 2. deplasman dışında herhangi bir yerinden sonra kurutulur ve saklanır. </li><li> Aynı anda birden çok sentezleri için, katı-faz ekstraksiyon vakum manifoldu, verimliliği en üst düzeye çıkarmak için tavsiye edilir. Peptoid sentezi de düzgün Aapptec Apex 396, CEM Liberty mikrodalga synthesizer ve Protein Techno gibi piyasada bulunan peptid synthesizer, programlama yöntemleri ile otomatik hale getirilebilirhat seçim Inc Prelude synthesizer. </li></ol> 2. Bölünme ve Yan Zinciri Deprotection <ol><li> 20 ml sintilasyon cam flakon kuru reçine aktarın. </li><li> Bir kaput içinde Çalışma ve uygun kişisel koruyucu ekipmanlar kullanarak, sıkıca sintilasyon cam şişe ve kapak trifloroasetik asit (TFA) bölünme kokteyl 1 (örneğin% 95 aq. TFA, tartışma) 4 mL ekleyin. (Tartışma) 10 dakika ila 2 saat oda sıcaklığında iyice çalkalayın. </li><li> TFA bölünme, yeni bir, önceden tartılıp 20 ml sintilasyon cam flakon içine tek, PP fritted kartuş ile reçine filtreleyerek çözüm toplayın. Bir tek, PP pipet bölünme kokteyl çözümleri aktarmak için uygundur. </li><li> Reçine yıkayın ve herhangi bir kalıntı peptoid toplamak için 1 ml taze bölünme kokteyl ekleyin. 2x tekrarlayın. </li><li> TFA, azot yumuşak bir akışı üfleme veya bir Biotage V10 evaporatör ile buharlaşır. </li><li> 6 mL ham petrol çözülürasetonitril / su HPLC için 1:1 (v / v). Dondurma ve lyophilize. Tekrarlayın. </li><li> Ham ürün ağırlığı kaydedin. -20 ° C&#39;de kuru bir toz olarak saklayın </li><li> Sentezlenmiş peptoid saflığını ve kütle hızla belirlemek ve doğru bölünme koşulları seçilmiş olup olmadığını test bölünme (isteğe bağlı): reçine% 0.5 &#39;lik bir test bölünme yapılabilir. Testi bölünmelere sentez ilerlemeyi izlemek için özellikle yararlıdır. </li></ol> 3. Polypeptoid Karakterizasyonu ve Saflaştırılması <ol><li> Analitik HPLC, LC-MS elektrosprey, ve / veya MALDI-TOF bir kombinasyonu sayesinde, ham ürünün saflığı ve istenilen molekül ağırlığı mevcut olup olmadığını belirlemek. </li><li> Çözünürlük için gerekli minimum asetonitril su, kuru peptoid toz ~ 5-10 mg / ml solüsyon hazırlayın. Ham peptoid ürün, 0.45 mikron şırınga filtre ile toz ve parçacıkları çıkarmak için Filtre net bir çözüm. </li><li> Analitik HPLC ve elektrosprey LC-MS: ~ 20 mcg / mL ham peptoid çözüm hazırlayın. 0.45 mikron Filtre 200 mcL 20 mcL filtre ve enjekte edilir. </li><li> MALDI: Mix 1 1 mcL matris ~ 20 mg / ml peptoid mcL. Spot 1 MALDI plaka mcL ve kurumaya bırakın. Matrix ve satın alma modunda örnek (Şekil 5) bağlıdır. </li><li> Ham peptoid, ters faz hazırlık HPLC ile karışım arındırın. Degrade ve polypeptoid hidrofobluğu dayalı sütun (C4 ve C18) seçin. Fraksiyonları saflaştırılmış birleştirin, dondurma ve kabarık beyaz toz ile sonuçlanan, lyophilize. Nihai ürünün ağırlığı kaydedin. </li><li> HCl tuz (isteğe bağlı) Oluşumu: 100 mM HCl (aq.) liyofilize toz en az asetonitril ile çözülür. Önceden tartılmış cam flakon transfer. Dondurma ve yeniden lyophilize. 2x tekrarlayın. Peptoid toz kütlesini belirlemek için Reweigh. </li></ol> 4. Peptoid Nanosheet Oluşumu Bu bölümde des, tek bir zincir, dizisi, A&#39;nın 36-mer peptoid (Şekil 1) yaprak oluşturmak için protokol cribes. Peptoid iplikçik sentezlenmiş sonra, saflaştırılmış ve yukarıda açıklandığı gibi liyofilize, ortaya çıkan beyaz toz, 2 mM stok solüsyonu yapmak için DMSO çözülür. <ol><li> 500 mcL hazırlayın 20 mcM peptoid yaprak oluşumu tampon solüsyonu (10 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, suda pH 8.0), 1 dram cam flakon. Öncelikle, Milli-Q su 445 mcL, 10x yaprak oluşumu tampon 50 mcL ve karıştırmak için vorteks ekleyin. Daha sonra, 5, 2 mM peptoid stok solüsyonu ve yavaşça girdap çözüm mcL ekleyin. Cam şişe kapağı. </li><li> Sayfaları seyreltik sulu peptoid çözüm yavaşça sallanarak oluşur. Yatay konumda yaprak dik pozisyonda sonuçları yavaş yavaş devirme cam flakon. Sallayarak Nazik da yaprak verimi, ancak yaprak daha küçük ve daha az düz kenarlar olma eğilimindedir. Sayfalık oluşum mekanizması daha kapsamlı bir analiz reported ayrı ayrı 2 </li><li> Çok yüksek kalite levha için, 1-3 gün boyunca (&lt;1 RPM), yatay ekseni etrafında yavaş yavaş cam şişe döndürün. Uygun bir teknik Kaynakları Rotamix tüp rotator RKVSD veya özelleştirilmiş bir rocker sürekli bunu gerçekleştirebilir. </li><li> Diyaliz Nanosheets (isteğe bağlı): Bazı uygulamalarda, herhangi bir ücretsiz peptoid zincirleri veya tamponlar / tuzları kaldırmak için gerekli olabilir. 15 dakika boyunca istenilen tampon bir Float-a-Lyzer 100 kD membran bekletin. Örnek odasına 500 mcL peptoid sayfalık çözüm yükleyin. 60 rpm hızında bir manyetik karıştırıcı ile karıştırarak, istenilen tampon 500 mL bekletin. Sayfa diyaliz 4 saat süreyle devam etmek için izin verin. Tampon çözelti taze bir stok ile her saat, döviz. </li></ol> 5. Nanosheets, Floresans Mikroskopi <ol><li> Nanosheets Floresan görüntüleri Nil Kırmızı, floresan bu Hydr lokalize artar çevreye duyarlı boya ile görüntülenmiştirophobic ortamlarda (Şekil 2). </li><li> 1 Nil Red mcM son bir konsantrasyon elde etmek için 100 mcM Nil Kırmızı 1 mcL nanosheet çözüm 100 mcL ekleyin. </li><li> Sıcak su içinde% 1 agaroz çözüm yapın ve plastik bir Petri kabı içine dökünüz. Agaroz çözümü kalınlığında yaklaşık 1 / 8 inç olduğundan emin olun ve çözüm düz bir yüzey üzerinde bozulmamış soğumasını bekleyin. Agaroz setleri sonra, cam bir slayt x 1 cm kare kesilmiş ve 1 cm aktarmak için bir spatula kullanın. </li><li> Aynı düzlemde, spot 1 agaroz parçası levha çözüm mcL yaprak toplamak için. Agaroz yaprak yüzeyinde bırakarak, 2 dakika için tampon emmek için izin verin. 15 dakika içinde Resim, aksi agaroz dehidratasyon nedeniyle deforme etmeye başlayacaktır. </li><li> Çözelti içinde görüntü sayfaları için, 20 mm çapında bir cam slayt 0,12 mm conta içinde 15 mcL yük. Bir lamel ile kaplayın. Yaprak sadece bir cam slayt ve kapak arasında sıkışmış bir conta olmadan, çok sayıda yaprak will kesme ve görünüşte küçük bir buharlaşma sayfaları sürekli olarak hareket etmesine neden olacaktır. </li><li> Epifloresans aydınlatma altında (örneğin bir Andor iXonEM + EMCCD spektrumları Texas kırmızı filtre ile donatılmış bir Olympus IX81 inverted mikroskop) Resim yaprak. </li></ol> 6. Nanosheets Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) <ol><li> Plazma etch silikon substrat (isteğe bağlı): silikon yongaları plazma sayfa adsorpsiyon yardım etmek için yakılmaktadır. Plazma temizleyici vakum odası (örneğin harrick Plazma Temizleyici / Sterilizatör PDC-32G), silikon yongaları yerleştirin. 200 mTorr Pompa ve RF bobini 18W (PDC-32G için yüksek ayar) ayarlayın. 2 dakika için Etch. </li><li> Bırak, bir plazma ile tedavi edilen silikon hızlandırıcı tabakanın peptoid sac çözüm 20 mcL. 3 dakika oturup bekleyin. Ucu ile fazla çözüm çıkarın Kim silin. Pipet 20 mcL ve su yüzeyine tampon ve tuzları kaldırmak için daha fazla çözüm kaldırmak. 4x tekrarlayın. </li><li> Alternatif olarak, çevirmelikaldırmak için tampon ve tuzlu suya karşı peptoid sac çözümleri yze. Plazma ile tedavi edilen silikon yüzeylerde 20 diyaliz bilanço çözüm mcL bırakın. Hava örnek kurulayın. </li><li> SEM (örneğin Zeiss İkizler Ultra-55 Analitik Taramalı Elektron Mikroskobu) ile bir lens dedektörü ve 1 kV, 5 kV (Şekil 3) arasında ışın enerjisi Görüntü sayfa. </li></ol> 7. Güvenlik Notlar: <ol><li> Dimethylformamide ve Diklorometan makul kanserojen şüphelenilen. </li><li> N, N&#39;-Diisopropylcarbodiimide, 4-methylpiperdine ve bromoacetic asit cilt, göz ve solunum yolları için tehlikeli. Onlar itina ile kaputu kullanılmalıdır. Deri yoluyla ya da absorbe eğer toksik olabilir, ve maruz kalma hassasiyete neden olabilir. Boş kaplar ürün kalıntısı (sıvı / buhar) korumak ve kaput onları çıkarmadan önce iyice durulanmalıdır. </li><li> TFA güçlü bir asit ve üst solunum yolu, gözler için son derece yıkıcı vecilt. TFA solunum zarar vermemek için her zaman başlık TFA konsantre çözümler uçucu tutmak. TFA çözümleri işlerken KKD, düzgün ve dikkatli kullanın. Değişim eldiven derhal TFA ile temas gelirsen ve derhal dökülen temiz. </li></ol> 8. Temsilcisi Sonuçlar: Bu bölümde, bir dizi özel 36-mer peptoid zincir sentezi, karakterizasyonu ve arıtma anlatılan bir çok sipariş nanosheet 3 (Şekil 1) içine katlanır. Blok şarj peptoid H-[Nae-NPE] 9 - [nce-NPE] 9-NH 2 Rink amid reçine 100 mg sentezlenmiştir. A 2 M amin çözüm kalıntı 1-18 ve 19-36 artığı için 120 dakika için 60 dakika için yürütülen tüm deplasman reaksiyonlar için kullanılmıştır. t-Butil beta-alanin HCl fenetilamin ve Boc-etilendiamin kullanılan directl hem iken serbest baz (tartışma) dönüştürüldüy Reçine,% 95 TFA,% 2,5 triispropylsilane,% 2,5 &#39;i 2 saat süreyle su ile bölünmüş oldu. TFA buharlaştırılır ve sonuçta ortaya çıkan viskoz yağ (~ 180 mg) 6 ml asetonitril yeniden dağıldı: su 1:1 (v / v). Ürün saflık (Şekil 4) ve ürün kütlesinin varlığı analitik RP-HPLC (% 30-80 asetonitril, su degrade, 1 ml / dak 30 yılı aşkın dakika% 0.1 (v / v) TFA içeren tarafından da teyit edildi 60 ° C C18, 5 mm, 50 x 2 mm sütun) ve MALDI (Şekil 5). Vydac C18 kolon (10 mm, 22 mm x 250 mm) 10 ml / dk ile 60 dakika içinde% 0.1 TFA ile su içinde% 30-60 asetonitril bir degrade kullanarak ters faz HPLC ile Arıtma devam etti. Sütun, her kromatografik çalıştırmak için ham ürün 60 mg yüklenmiştir. Saflaştırılmış kesirler analitik RP-HPLC (Şekil 4) saflığı göre birleştirilir ve kabarık beyaz toz ~ 80 mg verim liyofilize edildi. Moleküler Saf blok şarj peptoidağırlık MALDI tarafından teyit edildi. 1 peptoid saflaştırılmış asetonitril 100 mcM mcL: su 1:1 (v / v) matrisinin 1 mcL (5 mg / ml asetonitril α-cyano-4-hydroxycinnamic asit ile karışık: su 01:01 v / v ve % 0.1 TFA) ve 1 mcL MALDI plakası tespit edildi. Örnek havada kurutulduktan sonra, Uygulamalı Biosystem / MDS SCIEX 4800 MALDI TOF / TOF Analyzer yerleştirildi. Toplama ve işleme modları doğrusal düşük kütleli. Hesaplanan ağırlığı otomatik olarak gecikme süresini ayarlamak için hedeflenen kitle girmiştir. Lazer yoğunluğu 3400 kurulmuştur. Gözlenen kütlesi, 4981,2, 4981,74, hesaplanan kitle yakından eşleşir. Saflaştırılmış liyofilize toz 4 saklanabilir 2 mM stok solüsyonu ° C DMSO dağıldı Levhalar Anılan protokol tarafından hazırlanan ve floresan optik mikroskop ve SEM (Şekil 2 ve 3) ile görüntülenmiş. 300 mikron kadar özelliği boyutları ile çeşitli şekiller görülmektedir ve notably, düz kenarlar belirgindir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig1.jpg" /> Şekil 1 blok şarj peptoid H-[Nae-NPE] 9 Sıra - [nce-NPE] 9-NH 2. Zinciri, tek bir blok yükü, amfifilik polypeptoid 36-mer kendinden bir araya içine son derece düzenli, iki boyutlu nanosheets 3. Hesaplanan molekül ağırlığı 4981,74. <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig2.jpg" /> Şekil 2 peptoid nanosheets Floresan mikroskobu görüntüleri. Levhalar 10 mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8.0, 20 mcM peptoid çözüm oluşturuldu. Yaprak 1 mikrona kadar Nil Kırmızı ile agaroz görüntülenmiştir. Ölçeği bar 100 mikron. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig3.jpg" /> Şekil 3: Taramalı elektron mikroskobu görüntüleripeptoid nanosheets. Levhalar 10 mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8.0, 20 mcM peptoid çözüm oluşturuldu. Ölçeği çubuklar 5 mikron. <img alt="Şekil 4" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig4.jpg" /> Şekil 4 H-[Nae-NPE] 9 Analitik ters faz HPLC izleme - [nce-NPE] 9-NH 2. Ham ve arıtılmış analitik HPLC trace (az% 30-80 degrade 60 yaşında 30 dakika içinde 1 ml / dak ° C), C18, 5 mm, 50 x 2 mm sütun ham ve arıtılmış blok şarj peptoid H-[ Nae-NPE] 9 - [nce NPE] 9-NH 2 gösterilir. <img alt="Şekil 5" src="/files/ftp_upload/3373/3373fig5.jpg" /> Şekil 5 H-[Nae-NPE] 9 MALDI-TOF kütle spektroskopisi izleme - [nce-NPE] 9-NH 2. Gözlenen kütlesi, 4981,2, hesaplanan kütle, 4981,74 yakın anlaşma.

<ol>
	<li>King, D. S., Fields, C. G., Fields, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+cleavage+method+which+minimizes+side+reactions+following+Fmoc+solid+phase+peptide+synthesis.">A cleavage method which minimizes side reactions following Fmoc solid phase peptide synthesis.</a> Int. J. Pept. Pro. Res. 36, 255-266 (1990).</li><li>Sanii, B., Kudirka, R., Cho, A., Venkateswaran, N., Oliver, G. K., Olson, A. M., Tran, H., Harada, R. M., Tan, L., 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=Shaken,+not+stirred:+Collapsing+a+peptoid+monolayer+to+produce+free-floating,+stable+nanosheets.">Shaken, not stirred: Collapsing a peptoid monolayer to produce free-floating, stable nanosheets.</a> J. Am. Chem. Soc. , (2011).</li><li>Kudirka, R., Tran, H., Sanii, B., Nam, K. T., Choi, P. H., Venkateswaran, N., Chen, R., Whitelam, S., 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=Folding+of+a+single-chain,+information-rich+polypeptoid+sequence+into+a+highly-ordered+nanosheet.">Folding of a single-chain, information-rich polypeptoid sequence into a highly-ordered nanosheet.</a> Bioploymers: Peptide Science. 96, 586-595 (2011).</li><li>Utku, Y., Rohatgi, A., Yoo, B., Zuckermann, R., Pohl, N., Kirshenbaum, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+multistep+synthesis+of+a+bioactive+peptidomimetic+oligomer+for+the+undergraduate+laboratory.">Rapid multistep synthesis of a bioactive peptidomimetic oligomer for the undergraduate laboratory.</a> J. Chem. Ed. 87, 637-639 (2010).</li><li>Fowler, S. A., Blackwell, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-function+relationships+in+peptoids:+Recent+advances+toward+deciphering+the+structural+requirements+for+biological+function.">Structure-function relationships in peptoids: Recent advances toward deciphering the structural requirements for biological function.</a> Org. Biomol. Chem. 7, 1508-1524 (2009).</li><li>Zuckermann, R. N., 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=Peptoids+as+potential+therapeutics.">Peptoids as potential therapeutics.</a> Curr. Op. Mol. Ther. 11, 299-307 (2009).</li><li>Chongsiriwatana, N. P., Patch, J. A., Czyzewski, A. M., Dohm, M. T., Ivankin, A., Gidalevitz, D., Zuckermann, R. N., Barron, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoids+that+mimic+the+structure,+function+and+mechanism+of+helical+antimicrobial+peptides.">Peptoids that mimic the structure, function and mechanism of helical antimicrobial peptides.</a> , 105-2794 (2008).</li><li>Yam, A. Y., Wang, X., Gao, C., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N., Bleua, T., Halla, J., Fedynyshyn, J., Allauzen, S., Peretz, D., Salisbury, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Universal+method+for+detection+of+amyloidogenic+misfolded+proteins.">A Universal method for detection of amyloidogenic misfolded proteins.</a> Biochem. 50, 4322-4329 (2011).</li><li>Huang, C. -. Y., Uno, T., Murphy, J. E., Lee, S., Hamer, J. D., Escobedo, J. A., Cohen, F. E., Radhakrishnan, R., 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=Lipitoids+-+novel+cationic+lipids+for+cellular+delivery+of+plasmid+DNA+in+vitro.">Lipitoids - novel cationic lipids for cellular delivery of plasmid DNA in vitro.</a> Chem. Biol. 5, 345-354 (1998).</li><li>Schroeder, T., Niemeier, N., Afonin, S., Ulrich, A. S., Krug, H. F., Br&#228;se, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoidic+amino-+and+guanidinium-carrier+systems:+Targeted+drug+delivery+into+the+cell+cytosol+or+the+nucleus.">Peptoidic amino- and guanidinium-carrier systems: Targeted drug delivery into the cell cytosol or the nucleus.</a> J. Med. Chem. 51, 376-379 (2008).</li><li>Murnen, H. K., Rosales, A. M., Jaworski, J. N., Segalman, R. A., 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=Hierarchical+self-assembly+of+a+biomimetic+diblock+copolypeptoid+into+homochiral+super+helices.">Hierarchical self-assembly of a biomimetic diblock copolypeptoid into homochiral super helices.</a> J. Am. Chem. Soc. 132, 16112-16119 (2010).</li><li>Nam, K. T., Shelby, S. A., Marciel, A. B., Choi, P. H., Chen, R., Tan, L., Chu, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free-floating+ultra-thin+two-dimensional+crystals+from+sequence-specific+peptoid+polymers.">Free-floating ultra-thin two-dimensional crystals from sequence-specific peptoid polymers.</a> Nature. Mater. 9, 454-460 (2010).</li><li>Burkoth, T. S., Beausoleil, E., Kaur, S., Tang, D., Cohen, F. E., 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=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>

Biz ifşa etmek başka bir şey var.

Uygulamalar ve Önemi Bu protokol peptoid sentezi ve nanosheets peptoids öz-montaj sulu basit ve verimli bir yöntem açıklanır. En laboratuarlar kolay, ucuz malzemeler, temel uzmanlık ve basit teknikleri 4 kullanılmaktadır çünkü peptoids sentezleme yeteneğine sahiptir . Aynı şekilde, ultra-ince, yüksek sipariş nanosheets öz-montaj sadece seyreltik sulu peptoid çözüm 2 tekrarlanan eğerek bir şişe gerektirir. Sağlam ve sentetik esnek henüz 5 sıra-özel ve son derece ayarlanabilir çünkü Peptoids biyomedikal ve nanobilim araştırma için malzeme umut vericidir . Peptoids hiyerarşik nanoyapıların 3, 11-14 biyolojik aktivitesi (terapötikler 6,7, teşhis 8, hücre içi teslimat 9-10) ve katlama göstermiştir. Modüler sentezi, kombinatoryal peptoid LiBr nedeniyleKoç 15-19 kolayca sentezlenen ve faaliyetleri veya özellikleri geniş bir serisi için taranmalıdır. Özellikle nanosheets, iki boyutlu görüntüleme iskeleler, membran mimetikler, biyolojik sensörler, protein mimetikler ve cihaz imalat için potansiyel bir platform olarak hizmet vermektedir. Mümkün olan en pratik tükenmez farklı dizileri ile peptoid araştırma alanı hızla genişlemektedir. Polypeptoids katı faz submonomer sentezi Değişkenler Çünkü inanılmaz derecede geniş ve çeşitli monomerlerin 20 alfabesinden seçme yeteneği, submonomer yöntemi her adımın kaplin verimliliğin artırılması, genel ürün verimi artıracak durumlar için zaman zaman değişiklikler gerekiyor . Kuruluş korumasız heterosiklik yan zincirler yerine bromoacetic asit 21 chloroacetic asit kullanımını gerektirir. Genişletilmiş deplasman kez ve daha yüksekamin konsantrasyonları genellikle uzun peptoid dizileri veya daha az nükleofilik aminler için yaklaşık 20 kaplinler sonra istihdam edilmektedir. Reaksiyon kabı Isıtma - 35 ° C, su ceketli bir reaksiyon kabı kullanarak, reaksiyon sürücüye yardımcı olur. Isopropylamine gibi son derece uçucu aminler, bakım buharlaşmasını önlemek için alınması gerekir. T-butil beta-alanin HCl HCl tuzu şeklinde Aminler, yerinden tepki olarak önce serbest tabanlı olması gerekir. Bu erime veya DCM (~ 5g amine/25 ml DKMP) amin askıya almak, ayırma hunisi, sulu sodyum hidroksit ekimolar çözeltisi ile nötralize elde edilebilir. DCM katmanı toplanır ve sulu tabaka ek DCM ile yıkanır. Kombine DCM katmanları sodyum sülfat üzerinden kurutulur ve önceden tartılmış yuvarlak alt balona filtre. Bir yağ verimi için döner buharlaşma ile solvent çıkarın ve ürün ağırlığı kaydetmek. During bölünme adım, TFA bölünme kokteyl ve bölünme zamanı, kullanılan grupların korunması sayısı ve çeşitliliği bağlıdır. Bölünme kokteyller Rehberi geleneksel peptid deprotection bölünmelere 1 &#39;e benzer. Genellikle, 10 dakika inkubasyon birkaç yüksek asit labil koruyucu gruplar (örneğin BOC, trityl) grupları veya dizileri korumak dizileri için gereklidir. İki saatlik inkubasyon her zincir tam deprotection sağlamak için daha zor koruyucu gruplar (örneğin t-bütil ester, Mtr, PBF) veya birçok koruyucu gruplar dizileri dizileri için tavsiye edilir. Ham peptoid ürünleri genellikle asetonitril eriyecektir: su 1:1 (v / v), ancak daha yüksek asetonitril oranlarda yüksek bir genel hidrofobik yan zincirleri ile ortak.

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktifi Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Dimethylformamide </td><td> EMD </td><td> EM-DX1726P-1 </td><td> 99 +% </td></tr><tr><td> N-methylpyrrolidinone </td><td> BDH </td><td> BDH1141-4LP </td><td> % 99 </td></tr><tr><td> Bromoacetic Asit </td><td> Acros Organics </td><td> 200000-106 </td><td> % 99 </td></tr><tr><td> 4-Methylpiperidine </td><td> Sigma Aldrich </td><td> M73206 </td><td> % 96 </td></tr><tr><td> N, N&#39;-diisopropylcarbodiimide </td><td> Chem-Impex </td><td> 001100 </td><td> % 99.5 </td></tr><tr><td> Diklorometan </td><td> EMD </td><td> EMD-DX0835 </td><td> ACS derece </td></tr><tr><td> Asetonitril </td><td> EMD </td><td> EM-AX0145P-1 </td><td> % 99.8 </td></tr><tr><td> Trifloroasetik asit </td><td> Sigma Aldrich </td><td> T6508 </td><td> % 99 </td></tr><tr><td> Triisopropylsilane </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 233.781 -10G </td><td> TFA bölünme için </td></tr><tr><td> 1,2-dikloretan </td><td> JT Baker </td><td> JTH076-33 </td><td> Cam reaksiyon damarları siliconization için </td></tr><tr><td> Fenetilamin </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 407.267-100ML </td><td> &gt;% 99.5 Hidrofobik yan zinciri amin </td></tr><tr><td> Boc-etilendiamin </td><td> CNH Teknolojileri </td><td> C-1112 </td><td> Katyonik yan zinciri amin </td></tr><tr><td> t-Butil beta-alanin HCl </td><td> Chem-Impex International </td><td> 04407 </td><td> Anyonik yan zinciri amin </td></tr><tr><td> α-cyano-4-hydroxycinnamic asit </td><td> Sigma Aldrich </td><td> C8982-10X10MG </td><td> MALDI matris için </td></tr><tr><td> Nil Kırmızı </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 19.123-10mg </td><td> Floresans görüntüleme için </td></tr><tr><td> Dichlorodimethylsilane </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 80.430-500G-F </td><td> Cam reaksiyon damarları siliconization için </td></tr><tr><td> Tek kullanımlık PP fritted sepetisırt </td><td> Uygulamalı Ayrımları </td><td> 2416 </td><td> 20 mm PE frit ile 6 ml polipropilen kartuş </td></tr><tr><td> Tek kullanımlık 3 yollu döner adaptör </td><td> Cole Parmer </td><td> 31200-80 </td><td> Tek elle sentez reaksiyon kabı için Musluk </td></tr><tr><td> Luer Lock ringi </td><td> Cole Parmer </td><td> 45503-19 </td><td> ¼ &quot;tek elle sentez reaksiyonu gemi için uydurma </td></tr><tr><td> Luer Parçaları </td><td> Cole Parmer </td><td> 45500-20 </td><td> ¼ &quot;tek elle sentez reaksiyonu gemi için uydurma </td></tr><tr><td> Tek kullanımlık PP pipetleri </td><td> VWR </td><td> 16001-194 </td><td> TFA transferleri için </td></tr><tr><td> Luer kilit plastik şırınga </td><td> Ulusal Bilimsel </td><td> S7515-5 </td><td> 6 ml Şırınga </td></tr><tr><td> 1 dram cam flakon </td><td> VWR </td><td> 66011-041 </td><td> Fenolik polivinil yüzlü hamuru liner ile vidalı kapaklı kalıp ile </td></tr><tr><td> 20 ml scintillation flakon </td><td> VWR </td><td> 66022-060 </td><td> Ekli PP kapak ve kağıt hamuru folyo ile </td></tr><tr><td> Güvenli-Seal yapışkan ayırıcı </td><td> Invitrogen </td><td> S-24.736 </td><td> Floresans görüntüleme için </td></tr><tr><td> Cam slaytlar </td><td> Elektron Mikroskopi Bilimleri </td><td> 63411 </td><td> Floresans görüntüleme için </td></tr><tr><td> Kayma Kapak </td><td> VWR </td><td> 48366-067 </td><td> Floresans görüntüleme için </td></tr><tr><td> 4 &quot;Silikon gofret </td><td> Ted Pella </td><td> 16007 </td><td> 5x7 mm fiş Ön-zar </td></tr><tr><td> 0.45 filtre </td><td> VWR, Acrodisc </td><td> 28143-924 </td><td> HPLC için. PTFE membran </td></tr><tr><td> Agaroz </td><td> BD </td><td> 212272 </td><td> Floresans görüntüleme için </td></tr><tr><td> SPE Vakum Manifold </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 57044 </td><td> Örnek SPE vakum manifoldu </td></tr><tr><td> Fritted bir cam kap, </td><td> Ace cam </td><td> 6402-12 </td><td> Gözeneklilik Cçini hamuru </td></tr><tr><td> Plazma Temizleyici / Sterilizatör </td><td> Harrick Plazma </td><td> PDC-32G </td><td> SEM için silikon yongaları hazırlamak için plazma temizleyici Örneği </td></tr></tbody></table>

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

Peptoids yüksek mertebeden nanoyapıların halinde bir roman biomimetic, doğal olmayan, sınıf dizisi özel proteoliz karşı heteropolymers, güçlü biyolojik aktivite gösterirler ve katlama. Peptidler için yapısal olarak benzer, peptoids yan zincirleri alfa-karbon yerine nitrojen bağlı poli N-sübstitüe Glycines. Sentezi ve yapısal çeşitliliği kolaylığı temel tasarım ilkeleri test de novo yeni biyolojik aktif ve nano malzemelerin tasarımı ve mühendislik sürücü sağlar. Burada, basit bir el peptoid sentezi protokol mükemmel verim uzun zincirli polypeptoids sentezi (kadar 50mers) izin veren sunulmaktadır. Sadece temel donanımları, basit teknikleri (örneğin sıvı transferi, filtrasyon), ve piyasada bulunan reaktifler peptoids birçok araştırmacı &#39;toolkit erişilebilir bir ek yapmak gereklidir. Peptoid omurgası bir zaman v bir monomer büyüdüasilleşme ve yerinden iki adım monomer ek döngüsü oluşur submonomer yöntemi ia. İlk olarak, bromoacetic asit, N in situ aktif N&#39;-diisopropylcarbodiimide reçine bağlı ikincil amin acylates. Bir birincil amin bromür İkincisi, nükleofilik deplasman yan zinciri tanıtmak için izler. Iki adım döngüsünde istenen zincir uzunluğu ulaşılana kadar tekrarlanır. Bu iki adım döngüsünün kaplin verimliliği rutin olarak% 98 oranında aştığı ve 50 artıkları gibi sürece peptoids sentezini sağlar. Yüzlerce hazır birincil aminler doğrudan dahil edilmesi gibi son derece ayarlanabilir hassas ve kimyasal çeşitli dizileri submonomer yöntemi ile ulaşılabilir. Peptoids çünkü bunların sentetik esneklik, sağlamlık nanobioscience araştırma için çok yönlü bir biomimetic malzemesi olarak ortaya çıkan ve atomik düzeyde sipariş. Tek bir zincir, A&#39;nın, bilgi katlamaSon zamanlarda bir çok sipariş nanosheet içine TION zengin polypeptoid gösterildi. Bu peptoid ile sadece üç farklı ticari monomerlerin oluşan bir 36-mer: hidrofobik, katyonik ve anyonik. Iyonik amin ve karboksil yan zincirler hidrofilik yüzleri hizalamak ise, hidrofobik feniletil yan zincirler nanosheet çekirdek içinde gömülüdür. Peptoid nanosheets membran mimetikler, protein mimetiklerle, cihaz imalat ve sensörler için potansiyel bir platform olarak hizmet vermektedir. Peptoid sentezi, levha oluşumu ve mikroskopi görüntüleme yöntemleri açıklanan ve gelecek peptoid nanosheet tasarımları sağlamak için basit bir yöntem sağlar.

Watch this Scientific Journal Video about Solid-phase Submonomer Synthesis of Peptoid Polymers and their Self-Assembly into Highly-Ordered Nanosheets at JoVE.com

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

Peptoids çoğu laboratuarlarda kolayca sentezlenebilir sağlayan temel ekipman ve piyasada bulunan reaktifler içeren basit ve genel bir manuel peptoid sentez yöntemi özetlenmiştir. Amfifilik peptoid 36mer sentezi, saflaştırma ve karakterizasyonu yanı sıra, yüksek sıralı nanosheets olarak kendi montaj olarak açıklanmıştır.

Yüksek Sıralı Nanosheets Peptoid Polimerler ve Self-Meclis Solid-faz Submonomer Sentezi

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

29.2K Görüntüleme.  Lawrence Berkeley National Laboratory. Peptoids çoğu laboratuarlarda kolayca sentezlenebilir sağlayan temel ekipman ve piyasada bulunan reaktifler içeren basit ve genel bir manuel peptoid sentez yöntemi özetlenmiştir. Amfifilik peptoid 36mer sentezi, saflaştırma ve karakterizasyonu yanı sıra, yüksek sıralı nanosheets olarak kendi montaj olarak açıklanmıştır.

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

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.

Aktif Hücre Kültürü Şekil Bellek Polimerler

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 ...

Biyomühendislik

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.

Hücresel Self-Meclis Biyomekanik Analizi ve Doku Mühendisliği, Hücre-Türetilmiş Doku Yüzüklerin Üretiyor yönelik

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.

Konjuge Polimerler tarafından Hücreler Elektrik Etkinliği Yaşam Optik Kontrol

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.

Su Örneklerinde Eser Metal Analizi için Dipol destekli Katı Faz Ekstraksiyon Microchip Fabrikasyon

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.

Darbe Lazer Tahrik olma üzerine Altın Nanopartikül Entegre Fotoğraf duyarlı lipozomlar ve Bunların Mikro-kabarcık Kavitasyon Ölçülmesi Sentezi

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.

Tıbbi Cihazlar Bakterilerin yüksek verimlilik Kimlik Savar Polimerler

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.

Parçalanabilir Thermoresponsive Hydrogels birden fazla uzunluğu ölçeklerde yolu ile reaktif ekstrüzyon, havacilik, kendinden montajlı imalatı ve Electrospinning

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

Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation

For the successful implementation of microfluidic reaction systems, such as PCR and electrophoresis, the movement of small liquid volumes is essential. In conventional lab-on-a-chip-platforms, solvents and samples are passed through defined microfluidic channels with complex flow control installations. The droplet actuation platform presented here is a promising alternative. With it, it is possible to move a liquid drop (microreactor) on a planar surface of a reaction platform (lab-in-a-drop). The actuation of microreactors on the hydrophobic surface of the platform is based on the use of magnetic forces acting on the outer shell of the liquid drops which is made of a thin layer of superhydrophobic magnetite particles. The hydrophobic surface of the platform is needed to avoid any contact between the liquid core and the surface to allow a smooth movement of the microreactor. On the platform, one or more microreactors with volumes of 10 &#181;L can be positioned and moved simultaneously. The platform itself consists of a 3 x 3 matrix of electrical double coils which accommodate either neodymium or iron cores. The magnetic field gradients are automatically controlled. By variation of the magnetic field gradients, the microreactors' magnetic hydrophobic shell can be manipulated automatically to move the microreactor or open the shell reversibly. Reactions of substrates and corresponding enzymes can be initiated by merging the microreactors or bringing them into contact with surface immobilized catalysts.

Lab-in-a-drop reaction systems allow the versatile implementation of complex reactions in a microfluidic scale. An automated actuation platform consisting of a 3 x 3 matrix of electromagnetic coils was developed and successfully used to merge two 10 &#181;L microreactors and thereby initiate an enzymatic reaction in the resulting liquid marbles.

Sulu damlacıkları enzimatik Microreactors ve onların elektromanyetik çalıştırma kullanılan

For the successful implementation of microfluidic reaction systems, such as PCR and electrophoresis, the movement of small liquid volumes is essential. In ...

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.

Hücrelerin ultra hızlı Mıknatıslanma için katyonize Magnetoferritin sentezi

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.

Tek Karbon Nanotüp Bio-mimetik Polimerler ile Mühendislik Moleküler Tanıma

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