SDC, ACH ve CJ Avrupa Araştırma Konseyi aracılığıyla Hibeler (ERC-StG-2012-309509) Başlangıç ​​tarafından desteklenmiştir. J.-MN Kore Ulusal Araştırma Vakfı (UÇK) (2011-0018198) tarafından desteklenen; ve Kore ÇKS sayesinde Pioneer Araştırma Merkezi Programı (2012-009586) Bilim, ICT Bakanlığı ve Gelecek Planlaması (MSIP) tarafından finanse edilmektedir. Bu çalışma aynı zamanda Küresel Frontier Projesi (H-GUARD_2013-M3A6B2078947) gibi Kore MSIP tarafından finanse BiyoNanoTeknoloji Sağlık-Guard Merkezi tarafından desteklenmiştir. YKL ve J.-HH Seul City, Kore Seul Bilim Burs Programı tarafından desteklenmiştir. Etiketli Rep proteini Dr Şua Myong cömert bir hediye oldu.

1.. Hazırlama ve Temizleme kaydırın Bir microfluidic odası, bir kuvars slayt ve bir lamel oluşur. Prizma-tipi toplam iç yansıma floresan (TIRF) mikroskopi yılında, kuvars slayt yüzey görüntüsü alınır. Bu nedenle, iyice 2 H, O, aseton, KOH ve pirana çözeltiler kullanılarak bir kuvars slayt temizlemek için önemlidir. Th çok aşamalı temizleme tek bir molekül fluoresans ölçümleri ile müdahale, bir yüzey üzerinde floresan organik molekülleri ortadan kaldırır. Buna ek olarak, pirana gravür hidroksil gruplarını üreterek kuvars yüzeyi hidrofilik hale getirir. Serbest hidroksil grupları, adım 3&#39;te amino-silanizasyon reaksiyonu için gereklidir. <ol><li> Sondaj kuvars slaytlar. 3/4 mm elmas matkap ucu (Şekil 2a) ile bir kuvars slayt içine delik bir çift delin. Birden fazla kanal istenirse, daha pa matkapirs delikleri (Şekil 2b). Bu delikler, Adım 7&#39;de bir mikroakışkan odası içine enjekte çözüm için kullanılır. <ol><li> Sondaj sırasında H 2 O ıslak matkap ucu tutun. Matkap ucunun ömrünü arttıran bir yağlayıcı olarak H 2 O gerçekleştirir. </li><li> Ara sıra matkap ucu silerek delik delme yardımcı olur. </li><li> Delikler sonra PEGilasyon işlemi sırasında kolay tanımlama için sürgünün bir tarafı işaret eder. Belirteçler daha sonra karışıklığı önlemek için referans olarak kullanılabilir. Markalama için, bir elmas matkap ucu kullanılabilir. Mürekkep yüzeyinde alabilirsiniz beri herhangi bir kalem kullanmayınız. </li></ol></li><li> H 2 O. ile temizleme Cam boyama kavanoz slaytlar yerleştirin. Tipik haliyle 5-15 slaytlar tek bir kavanoza yerleştirilebilir. MilliQ H 2 O. ile slaytlar durulayın Bunu 3 kez tekrarlayın ve kirleri çıkarmak için 5 dakika boyunca MiliQ H 2 O ile slaytlar ses dalgalarına maruz. Su atılması ve tekrar 3 kez slaytlar durulayın130 W, bu protokol için kullanılan ultrasonik titreşim güç olduğunu MiliQ H 2 O. Not. Yükseköğretim Sonication güç kuvars slaytların ömrünü azaltabilir. </li><li> Aseton ile temizleme. Aseton ile MilliQ H 2 O değiştirin. 20 dakika veya daha uzun süre boyunca aseton ile slaytlar sonikasyon. </li><li> H 2 O ile durulama Aseton atın ve MiliQ H 2 O. ile slaytlar durulayın Herhangi bir aseton artıklarını uzaklaştırmak için 3 kez tekrarlayın. </li><li> KOH ile temizlik. 1 M KOH ile su yerine yerleştirin ve 20 dakika ya da daha uzun süre için slaytlar sonikasyon. Aşırı dağlama (örn. gece KOH tedavi) yüzey kalitesini artıracaktır, ancak floresan görüntüleme ile engel olabilecek çizik, tanıtacak. </li><li> H 2 O ile durulama KOH izlerini çıkarmak için 3 kez MilliQ H 2 O ile slaytlar durulayın. </li><li> Piranha dağlama. <ol><li> Bir Duran slayt sahibinin veya bir ısmarlama Teflon tutucu ve pl Transfer slaytlarKimyasal bir kaput bulunan bir kaba (1 L) içinde onları as. </li><li> H 2 450 ml SO 4 ile beher doldurun. </li><li> SO 4 H, 2 ila 3:01 oranında ve H2O 2 H, 2 O 2 150 ml ilave edilir. Çözüm kendiliğinden kaynamaya başladığında, sıcaklık 90 ° C üzerinde artırır Emin H 2 O 2 çözeltisi, reaksiyon başlamadan önce, oda sıcaklığında olduğundan emin olun. Aksi takdirde, kaynama çözeltinin sıcaklığı daha düşük 90 ° C olabilir, </li><li> Uygun karıştırma için bir çözüm karıştırılır ve beher 20 dakika boyunca rahatsız sağlar. </li><li> Birlikte slayt tutucu ile piranha çözüm dışarı slaytlar almak ve MiliQ H 2 O. içeren bir slayt tutucuya koyun Oda sıcaklığına ulaştığında Bu arada, bir belirtilen atık şişeye piranha çözüm atın. </li><li> MilliQ H 2 O. ile slaytlar 3 kez durulayın Ekstra bakım daha ste alınmalıdırslaytlar olası kontaminasyonu önlemek için ps. 3. Adım devam. Hemen aşağıdaki adımlarla devam etmek için tavsiye edilir. * Dikkat: piranha çözüm son derece duyarlıdır. Bu çözüm tutarken ekstra dikkatli alınmalıdır. Buna ek olarak, bu tür aseton gibi organik çözücü ile karıştırılmış yanlışlıkla, bir patlamaya yol açabilir. </li></ol></li></ol> 2.. Lamel Temizleme Bir microfluidic odası, bir kuvars slayt ve bir kapağı s dudak oluşmaktadır. Bir prizma tipi TIRF mikroskop kullanıldığında, bir lamel yüzey görüntüsü değildir. Bu nedenle, sadece H2O ve KOH ile bir lamel temizlemek için yeterlidir. Halinde, bir lamel (nesnel tipi TIRF mikroskobu ile örneğin) yansıması gereken, bu pirana çözeltisi (Aşama 1.7) ile lamelleri tedavisi için önerilir. Lamel yüzeyinin PEG&#39;leme kaliteli değilse, bu proteinler için bir lavabo olarak hareket olabilir unutmayın birprotein konsantrasyonundaki değişikliklere neden d. <ol><li> H 2 O ile durulama Yeri lamelleri cam boyama kavanoz (24 x 30, 24 x 40 veya 24 x 50 mm 2). Tipik haliyle 5-15 lamelleri tek bir kavanoza yerleştirilebilir. MilliQ H 2 O. ile lamelleri 3 kez durulayın </li><li> KOH ile temizlik. 1M KOH ile su yerine yerleştirin ve 20 dakika veya daha uzun süre lamelleri sonikasyon. </li><li> H 2 O ile durulama KOH izlerini kaldırmak için MiliQ H 2 O ile lamelleri 3 kez durulayın. Adım 3&#39;e devam ediyor. </li></ol> Slaytlar ve Lameller 3. Amino-silanlaştıncı Amino-silanizasyon kimyası ile kuvars slaytlar ve amin grubu ile lamelleri yüzeyini işlevselleştirilmesi. Metanol amino-silanizasyon reaksiyonu için bir katalizör olarak bir çözücü ve asetik asit gibi kullanılır. <ol><li> Metanol ile durulama. S&#39;den boyama yemekler MilliQ H 2 O (değiştirinTeps&#39;in 1 ve 2) metanol ile. Adım 3.3 kadar metanol slaytlar ve lamelleri tutmak. Metanol kirliliklerin beri bir zaman gereksiz yere uzun süre (örneğin birkaç saat) metanol slaytlar ve lamelleri tutmayın yüzeyine yapışır. </li><li> Amino-silanizasyon çözelti hazırlanması. <ol><li> Metanol ile bir PYREX şişesi birkaç kez durulayın. 5 dakika veya daha uzun süre boyunca metanol ile şişesi sonikasyon. Bu temiz tutulan özel bir şişeyi olması tavsiye edilir. </li><li> Şişe içine 100 ml metanol dökülür. </li><li> Asetik asit içinde 5 ml. </li><li> APTES 3 ml (3-aminopropil trimetoksisilan) ekleyin ve yavaşça çalkalanarak karıştırılır. </li></ol></li><li> Amino-silanizasyon. Aminosilanization reaksiyon karışımı ile slaytlar ve lamelleri içeren boyama yemekler metanol değiştirin. <ol><li> 20-30 dakika boyunca inkübe edin. İnkübasyon sırasında, bir kez 1 dakika boyunca ultrasonik titremeye maruz bırakılır. </li></ol></li><li> Metanol ile durulama. A değiştirinReaksiyon, metanol ile minosilanization. Metanol atın ve yeni bir metanol çözeltisi ilave edilir. Bu işlemi üç kez tekrarlayın. </li></ol> Polimer (First Round) kullanarak 4. Yüzey Pasifleme NHS-ester, bir polietilen glikol (PEG) ile birleştirilmesi yoluyla kuvars slaytlar ve lamelleri amin kaplı bir yüzey pasifleştirme. Bu reaksiyon, bir gece boyunca pH 8.5 &#39;da PEG çözeltisinin doyurucu konsantrasyonu ile gerçekleştirilir. <ol><li> Slaytlar ve lamelleri Kurutma. N2 gaz kullanarak slaytlar ve lamelleri kurutun ve yan PEG&#39;lenmiş yukarı baktığından olmak zorunda olduğu bir şekilde temiz bir pipet kutulara yerleştirin. Pipet kutu kısmen MilliQ H2O ile doldurulur Bu nemli ortam gecede inkübasyon sırasında kurumasına PEG&#39;leme çözümü engeller. </li><li> Reaksiyon tamponu hazırlanması. 10 ml sodyum bikarbonat ve 84 mg çözülmesiyle taze sodyum bikarbonat tampon maddesi (pH 8.5), 0.1 M hazırlanmasıMilliQ H 2 O. PH değerinin ayarlanması için hiç gerek yoktur. Bu solüsyon bir sonraki kullanımı (örneğin, adım 6.1) için dondurulmuş depolanabilir. </li><li> PEGylation çözüm hazırlanması. <ol><li> Bir 1.5 ml bir tüp içinde NHS-ester PEG-NHS ester mPEG (5000 Da) içindeki bir (5000 Da), 13 ve 8 mg biyotinile 0.2 mg arasında bir PEG karışım hazırlayın. Slaytları N sayıda hazırlanırken, tek bir tüp içerisinde PEG karışımın K kat daha büyük bir miktarda hazırlar. </li><li> 64 ul (veya N kez slaytlar K sayısı için 64 ul) yeni hazırlanmış bir tampon maddesi (4.2 Aşama) ekleyin. Onları tamamen eritmek için onu yukarı ve aşağı Pipet. </li><li> Hava kabarcıklarını çıkarmak için 1 dakika 16.100 xg ile santrifüj. Sonra pipetle etmeyin. Aksi takdirde, hava kabarcıkları Adım 4.4 de PEG&#39;lenmesi müdahale hangi oluşturacak. </li></ol></li><li> PEGylation. <ol><li> Aşama 4.1 &#39;den kurutulmuş bir kuvars slayta PEGilasyon karışımın 70 ul bırakın. 24 x 50 mm 2 cov durumunda, 90 ul kullanınerslip. </li><li> Yavaşça çözüm üzerinde Adım 4,1 kurutulmuş lamel yerleştirin. </li><li> , PEG&#39;lenmesi bir üniforma ve kaliteli olması için hava kabarcıkları tanıtmak için özen. Nedeniyle yüzey gerilimi için, hava kabarcıklarının en kendiliğinden yüzey gerilimi nedeniyle beş dakika içinde, reaksiyon hacmi bırakabilir. </li><li> Bir karanlık ve nemli ortamda slaytlar inkübe. Biz, pH 8 kullanımı NHS-ester PEG yarı ömrü yaklaşık bir saattir. En azından, 2 saat boyunca inkübe. Bir gecelik inkübasyon PEGilasyon (veriler gösterilmemiştir) daha yüksek kaliteli olur. </li></ol></li></ol> 5. Uzun vadeli Depolama -20 º C&#39;de PEGillenmiş slaytlar ve N 2 lamelleri saklanması <ol><li> Slaytlar ve lamelleri Kurutma. Dikkatle, bir tarafına lamel kaydırarak slayt ve lamel sökmeye MiliQ H 2 O ile durulayın ve N2 ile kurulayın. </li><li> Slaytlar ve lamelleri saklama. For hemen kullanım, PEG&#39;lenmesi (Adım 6) ikinci turu için prosedürü takip edin. Uzun bir süre saklamak için, aşağıdaki adımları uygulayın. <ol><li> PEG&#39;lenmiş yüzeyleri birbirinden uzağa doğru bakacak şekilde bir 50 ml tüp içinde kayması ve lamel bir çift yerleştirin. </li><li> Kısmen, bunun tüpü kapatmak tüpü vakum ve daha sonra N2 ile doldurun. Bu adımlar, uzun bir süre için PEG&#39;lenmiş yüzeyi koruyarak yardımcı olur. Tüpü sıkıca vidalayın ve -20 ° C&#39;de saklayın Slaytların kalitesi (sağ, Şekil 3a) 3 aya kadar iyi kalır. </li></ol></li></ol> Polimer (İkinci Tur) kullanılması 6. Yüzey Pasifleme PEG katmanı daha kalın yapmak ve aynı zamanda yüzey üzerinde kalan amin gruplarını söndürmek için PEGilasyon ilave tur. Kısa NHS ester PEG moleküllerinin (333 Da) kullanımı varolan PEG tabakası içine nüfuz etkili olabilir. Bu recDoğru bir slayt kullanmadan önce PEG&#39;lenmesi bu ikinci turda yapmak tavsiye olunur. <ol><li> Reaksiyon tamponu hazırlanması. Taze sodyum bikarbonat tampon maddesi (pH 8.5), 0.1 M hazırlayın. Aşama 4.2 &#39;den dondurulmuş çözeltisi de kullanılabilir. </li><li> PEGylation çözüm hazırlanması. Sodyum bikarbonat tampon maddesi 63 ul 250 mM MS4-PEG 7 ul içinde çözündürülür. </li><li> PEGylation. Adım 4.4 gibi aynı prosedürü uygulayın. Gece boyunca kadar 30 dakika boyunca inkübe edin. </li><li> Slaytlar ve lamelleri Kurutma. Slayt çifti ve lamel sökün, MiliQ H 2 O ile durulayın N 2 ile onları kuru ve temiz bir pipet kutuda saklayın. Adım 7&#39;de, bir mikro-akışkan haznesi monte edilmesi için devam edin. </li></ol> 7. Bir mikroakışkan Odası Montaj Bir PEGile kuvars slayt bir çift ve bir lamel kullanarak microfluidic odasını Montaj. Çift taraflı yapışkan bant bir ara parçası olarak kullanılır. Bölme böylece, epoksi yapıştırıcı ile kapatılır veEtkin çözüm kuvars slayt deliklerden tanıtılmaktadır. <ol><li> PEGilatlanmış tarafı yukarı bakacak şekilde düz bir yüzeye bir kuvars slayt yerleştirin. </li><li> Slayt üzerinde çift taraflı yapışkan bantlar koyarak çaprazdan PEGillenmiş yüzeyinde bir kanal (7 mm genişliği 5) olun. Delik kanalın merkezinde konumlandırılmış olduğundan emin olun. Bir odasını yapma sürecinde PEGillenmiş yüzeyini bozmamak için özen gösterin. Bu, (bkz. Şekil 2) yerleştirilmesi ve farklı çift taraflı yapışkan bantlar yapışarak çok kanallı bir slayt yapmak mümkündür. </li><li> Yavaşça odası tamamlamak için üstüne PEG&#39;lenmiş lamel yerleştirin. PEGile tarafı aşağı dönük olmalıdır. </li><li> Çift taraflı bantlar yerleştirilir alana lamel basarak odasına mühür. Haznesi su sıkıca kapatılmış olur böylece yavaşça ama iyice yapın. </li><li> Epoksi yapıştırıcı ile haznenin kenarları kapatın. </li><li> Üzerinde streptavidin veya nötravidin hareketsizP200 pipet kullanarak T50 içinde streptavidin veya nötravidin çözeltisi (10 mM Tris-HCI [pH 8.0], 50 mM NaCl tamponu) 0.1 mg / ml, 50 ul ekleyerek biyotinile edilmiş PEG katmanı. Sonra, T50 tampon 100 ul ile aynı hizada inkübasyondan 1 dk. </li><li> Senin tek molekül görüntüleme için biotinli biyolojik moleküllerin ekleyin. </li></ol> 8. Geri Dönüşüm kaydırın Kuvars slaytlar Geri Dönüşüm. İkinci slaytlar lamelleri ve çift taraflı yapışkan bantlar kapalı alarak geri dönüştürülür. <ol><li> Kullanımdan sonra, musluk suyu içinde odacıkları saklayın. Su içinde uzun süreli inkübasyon bölmelerin sökülmesini kolaylaştırır. </li><li> Bir mikrodalga kullanarak musluk suyunda odaları kaynatın. Bir Pyrex beher kullanın. 10 dakika veya daha uzun süre kaynatın. </li><li> Bir jilet kullanarak lamelleri ve çift taraflı yapışkan bantlar çıkar. Kendi düzlemine dik bir kuvars slayt basmayın. Aksi takdirde, kırar. Uzak kanaldan jilet tutun. Otherwise, bu kanalda çizikler tanıttı. </li><li> Parmakları ile ovularak bir ev deterjan kullanılarak slaytlar durulayın. </li><li> Cam boyama kavanoz slaytlar yerleştirin. Tipik haliyle 5-15 slaytlar tek bir kavanoza yerleştirilebilir. 10% ev deterjanı ekleyin ve 20 dakika ya da daha uzun süre için slaytlar ses dalgalarına maruz. Sekme büyük bir su miktarı ile slaytlar durulayın. </li><li> 1.2 Adım gidin. </li></ol>

<ol>
	<li>Rasnik, I., McKinney, S. A., Ha, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surfaces+and+orientations:+much+to+FRET+about.">Surfaces and orientations: much to FRET about.</a> Acc Chem Res. 38 (7), 542-548 (2005).</li><li>Lamichhane, R., Solem, A., Black, W., Rueda, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+FRET+of+protein-nucleic+acid+and+protein-protein+complexes:+surface+passivation+and+immobilization.">Single-molecule FRET of protein-nucleic acid and protein-protein complexes: surface passivation and immobilization.</a> Methods. 52 (2), 192-200 (2010).</li><li>Di Fiori, N., Meller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+system+for+single+molecule+fluorescence+measurements+of+surface-immobilized+biomolecules.">Automated system for single molecule fluorescence measurements of surface-immobilized biomolecules.</a> J Vis Exp. (33), 1542-1510 (2009).</li><li>Kingshott, P., Griesser, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+that+resist+biodegradation.">Surface that resist biodegradation.</a> Curr Opin Solid St M. 4 (4), 403-412 (1999).</li><li>Elbert, D. L., Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+treatments+of+polymers+for+biocompatibility.">Surface treatments of polymers for biocompatibility.</a> Annu Rev Mater Sci. 26, 365-394 (1996).</li><li>Zalipsky, S., Preface Harris, J. 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> Poly(theylene glycol). , 11-12 (1997).</li><li>Selvin, P. R., Ha, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Single-Molecule Techniques: A Laboratory Manual. , (2007).</li><li>Finkelstein, I. J., Greene, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supported+lipid+bilayers+and+DNA+curtains+for+high-throughput+single-molecule+studies.">Supported lipid bilayers and DNA curtains for high-throughput single-molecule studies.</a> Methods Mol Biol. 745, 447-461 (2011).</li><li>Kenausis, G. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(L-lysine)-g-Poly(ethylene+glycol)+layers+on+metal+oxide+surfaces:+attachment+mechanism+and+effects+of+polymer+architecture+on+resistance+to+protein+adsorption.">Poly(L-lysine)-g-Poly(ethylene glycol) layers on metal oxide surfaces: attachment mechanism and effects of polymer architecture on resistance to protein adsorption.</a> J Phys Chem B. 104 (14), 3298-3309 (2000).</li><li>Groll, J., Star Moeller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=polymer+surface+passivation+for+single-molecule+detection.">polymer surface passivation for single-molecule detection.</a> Method Enzymol. 472, 1-18 (2010).</li><li>Bahmani, B., Gupta, S., Upadhyayula, S., Vullev, V. I., Anvari, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+polyethylene+glycol+coatings+of+uptake+of+indocyanine+green+loaded+nanocapsules+by+human+spleen+macrophages+in+vitro.">Effect of polyethylene glycol coatings of uptake of indocyanine green loaded nanocapsules by human spleen macrophages in vitro.</a> J Biomed Opt. 16 (5), (2011).</li><li>Kulczyk, A. W., Tanner, N. A., Loparo, J. J., Richardson, C. C., van Oijen, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+observation+of+enzymes+replicating+DNA+using+a+single-molecule+DNA+stretching+assay.">Direct observation of enzymes replicating DNA using a single-molecule DNA stretching assay.</a> J Vis Exp. (37), e1689 (2010).</li><li>Upadhyayula, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coatings+of+polyethylene+glycol+for+suppressing+adhesion+between+solid+microspheres+and+flat+surfaces.">Coatings of polyethylene glycol for suppressing adhesion between solid microspheres and flat surfaces.</a> Langmuir. 28 (11), 5059-5069 (2012).</li><li>Dulin, D., Lipfert, J., Moolman, M. C., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+genomic+processes+at+the+single-molecule+level:+introducing+the+tools+and+applications.">Studying genomic processes at the single-molecule level: introducing the tools and applications.</a> Nat Rev Genet. 14, 9-22 (2012).</li><li>Joo, C., Fareh, M., Narry Kim, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bringing+single-molecule+spectroscopy+to+macromolecular+protein+complexes.">Bringing single-molecule spectroscopy to macromolecular protein complexes.</a> Trends Biochem Sci. 38 (1), 30-37 (2012).</li><li>Neuman, K. C., Nagy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+force+spectroscopy:+optical+tweezers,+magnetic+tweezers+and+atomic+force+microscopy.">Single-molecule force spectroscopy: optical tweezers, magnetic tweezers and atomic force microscopy.</a> Nat Methods. 5, 491-505 (2008).</li><li>Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mussel-inspired+surface+chemistry+for+multifunctional+coatings.">Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings.</a> Science. 318, 426-430 (2007).</li></ol>

Biz ifşa hiçbir şey yok.

Bu protokol kapsamında kritik adım Bu amino-silanizasyon reaksiyondan önce yüzeyi hidrofilik hale getirmek için gereklidir. Bu, cam / kuvars yüzeyi üzerindeki serbest hidroksil grubu oluşturur pirana aşındırma yoluyla elde edildi. Yavaş yavaş iner yüzeyin hidrofil bu yana uzun bir süre için 2 H, O ya da hava ya da maruz kalan pirana kazınmış yüzey tutmak için önerilir. NHS-ester PEG molekülü reaktiftir. -20 º C&#39;de numuneler oluşturun ve azot altında bunları saklamak için tavsiye edilir Oda sıcaklığında APTES kimyasal raf ömrü kısa. Her ay bir yenisi ile değiştirmeniz tavsiye edilir. Bu protokolün Değişiklikler Eğer herhangi bir pratik bir nedenle piranha aşındırma kullanamazsınız zaman, zaman uzun bir süre için KOH kullanılarak aşındırma (örneğin oyeterli olmasını) e sahip ve hidroksil grubu da maruz yapacaktır. Bu alternatif yaklaşımın sıkan slayt ciddi çizikler nedeniyle birkaç geri dönüştürür sonra kullanılamaz hale geliyor. Bu genellikle floresan organik malzemeler 7 giderilmesinde etkilidir propan meşale kullanarak bir cam / kuvars yüzey yakmak için uygulanmaktadır. Bu piranha gravür yedekli olduğundan bu işlem bu protokolde yer değildi. Bu işlem potansiyel olarak hidroksil gruplarının oksidasyonu yol unutmayın. Bir yüzey ya da KOH pirana çözeltisi kullanılarak kabartma bir kez Bu nedenle, bu işlem gerçekleştirilebilir olmamalıdır. 7 &#39;den daha düşük pH değerine sahip bir tampon tek molekül görüntüleme için kullanıldığı zaman, PEG konformasyon pasivasyon derecesini azaltır &quot;fırça&quot; için &quot;mantar&quot; değişir. 7.0 &#39;dan daha düşük pH kullanıldığı zaman, bu nedenle, daha da disukinimidil tartarat &lt;kullanarak yüzeyi etkisizleştirmek için önerilirsup&gt; 7. Perspektifler Bu çalışma, yüksek kaliteli yüzey pasivasyon ulaşmak için sağlam bir protokol sağlamıştır. Bu protokol, protein 14 hem de hücre ekstreleri içinde protein kompleksleri ile ilgili ve 15 imüno olan tek molekül floresan çalışmaları için yararlı olacaktır. Bu, yaygın olarak kuvvet ve tork spektroskopisi spektroskopisi 16 gibi diğer tek molekül teknikleri kullanılacaktır. Ayrıca, bir yüzey 17 adsorbe hücreleri önlemek için yararlı olacaktır. Bu çalışmada verilen protokol, çok adımlı işlemler için talep edilir. Lipid-PEG 8 ve poli-lisin PEG 9 ile yüzey pasivasyon alternatif bir yaklaşım olarak kullanılabilir. Bu yana, bunu uygulamak kolay olan herhangi bir kimyasal reaksiyonlar gerektirmez. Ancak, pasivasyon derecesi kimyasal modif yoluyla elde bu kadar yüksek değilBir yüzeyin ication.

Tek moleküllü protein çalışma yaparken bu deney, herhangi bir yüzey kaynaklı protein arıza veya denaturasyon 1,2 arınmış, böylece yüzey pasivasyon yüksek bir kalite elde etmek için gereklidir. , Sığır serum albümin gibi yüzey aktif maddeler, ile muamele edilmiş, bir cam yüzey, genel olarak, tek bir nükleik asit molekülü çalışmalar 3 için kullanılır iken, bu pasivasyon derecesi protein çalışmaları için yeterince yüksek değildir. Polimer (polietilen glikol, PEG) ile kaplanmış bir cam yüzeyi pasifleştirme performans 4-6 üstündür. Böylece, o bir tek-molekül floresan çalışmada 7-10 tanıtıldı beri tek-molekül protein çalışmaları için evrensel kullanılır hale gelmiştir. Polimer kaplama prosedürü birden fazla yüzey işlemleri 7,11,12 gerektirir. Bu nedenle, ayrıntılı talimatlar olmadan tüm prosedürü takip etmek zordur. Genellikle yüzey pasivasyon derecesi protokol i bağlı olarak değişirs izledi. İşte biz tek-molekül protein çalışmaların önemli darboğazları birini kaldıracak adım-adım talimatlar ile sağlam bir protokol mevcut. Genel bakış için Şekil 1&#39;e bakınız.

<table border="1" cellpadding="0" cellspacing="0" width="662">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>1. Slide preparation and cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>32201</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips</td>
			<td>VWR</td>
			<td>631-0136 631-0144 631-0147</td>
			<td>24x32mm2, 22x40mm2, 
			24x50mm2 &#160;(No.1&#189;, 
			Rectangular)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diamond drill bits</td>
			<td>MTN-Giethoorn, The Netherlands</td>
			<td>LA-0564-00DB</td>
			<td>3/4 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duran slide holder</td>
			<td>LGS, The Netherlands</td>
			<td>213170003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass staining dishes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>300101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2O2</td>
			<td>Boom</td>
			<td>6233905</td>
			<td>Opened bottles should be stored at 4 &#176;C. 
			1 L, hydrogen peroxide 30%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2SO4</td>
			<td>Boom</td>
			<td>80900627.9010</td>
			<td>Sulfuric acid 95-98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOH</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>30603</td>
			<td>Potassium hydroxide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>32213</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>Branson</td>
			<td></td>
			<td>Tabletop ultrasonic cleaner, 3510</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz slides</td>
			<td>Finkenbeiner</td>
			<td></td>
			<td>1&#8221; x 3&#8221;, 1 mm thick</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>2. Coverslip cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duran slide holder</td>
			<td>LGS, The Netherlands</td>
			<td>213170003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOH</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>30603</td>
			<td>Potassium hydroxide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>Branson</td>
			<td></td>
			<td>Tabletop ultrasonic cleaner, 3510</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3. Amino-silanization of slides and coverslips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>320099-500ML</td>
			<td>Acetic acid, glacial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>APTES</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>281778-100ML</td>
			<td>Store at the room temperature under N2 . Replace once in a month. 
			3-aminopropyl trimethoxysilane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flask (200mL)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>Flask (200 mL)</td>
			<td>Have one flask dedicated for aminosilanization. 
			Pyrex flask</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>32213</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>Branson</td>
			<td></td>
			<td>Tabletop ultrasonic cleaner, 3510</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>4. Surface passivation using polymer (the first round)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin-mPEG</td>
			<td>Laysan Bio</td>
			<td>Biotin-PEG-SVA-5000-100mg</td>
			<td>Store aliquots of 1-2 mg (enough for 10 slides) at -20 &#176;C under N2. 
			Biotin-PEG-SVA, MW 5,000&#160;Da</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mPEG</td>
			<td>Laysan Bio</td>
			<td>MPEG-SVA-5000-1g</td>
			<td>Store aliquots of 80 mg (enough for 10 slides) at -20 &#176;C under N2. 
			mPEG-succinimidyl valerate (SVA), MW 5,000 Da</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S6014-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>6. Surface passivation (the second round)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8418-100ML</td>
			<td>Dimethyl sulfoxide BioReagent, for molecular biology, &#8805;99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DST</td>
			<td>Pierce</td>
			<td>20589</td>
			<td>Disuccinimidyl tartarate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MS4-PEG</td>
			<td>Pierce</td>
			<td>22341</td>
			<td>Dissolve 100 mg MS4-PEG in 1.1 mL DMSO. Store 20 mL aliquots at -20 &#176;C. 
			Short NHS-ester PEG, MW 333 Da</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S6014-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>7. Assembling a microfluidic chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double sticky tape</td>
			<td>Scotch</td>
			<td></td>
			<td>10mm wide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>G14250</td>
			<td>Devcon 5 minute epoxy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9888-1 KG</td>
			<td>Sodium chloride</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neutravidin</td>
			<td>Pierce</td>
			<td>31000</td>
			<td>Stock in 5 mg/mL in H2O at 4 &#176;C. 
			ImmunoPure NeutrAvidin Biotin-Binding protein</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptavidin</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>S-888</td>
			<td>Stock 5 mg/mL in H2O or T50 at 4 &#176;C.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trizma base</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T1503-1 KG</td>
			<td>Tris</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

surface passivation for single-molecule protein studies

Tek molekül floresan spektroskopisi nano biyolojik olayların geniş bir anlayış vesile olduğu kanıtlanmıştır. Bu teknik, biyolojik bilimlerin verebilir ne önemli örnekleri protein-protein ve protein-nükleik asit etkileşimleri üzerinde mekanik anlayışlar vardır. Protein etkileşimleri, tek molekül düzeyinde problandı zaman, proteinler ya da alt-tabakalar, genellikle uzun süreli bir gözlem için izin veren bir cam yüzey üzerinde immobilize edilir. Bu immobilizasyon şeması istenmeyen yüzey eserleri tanıtmak olabilir. Bu nedenle, bu atıl hale getirmek için cam yüzeyi etkisizleştirmek için gereklidir. Polietilen glikol (PEG) ile yüzey kaplama spesifik olmayan bir cam yüzey ile etkileşim proteinleri önlenmesinde yüksek performans için öne çıkmaktadır. Bununla birlikte, polimer kaplama prosedürü nedeniyle yüzey için gereken yüzey işlemleri, bir dizi ve sıkı zorunluluğundan kaynaklanan komplikasyon için, zordurProsedürün sonunda herhangi bir flüoresan molekül arındırılmış olması. Burada, biz adım adım talimatları ile sağlam bir protokol sağlar. Bu pirana aşındırma, amin gruplarıyla yüzey işlevsellik ve son olarak PEG kaplama dahil olmak üzere bir yüzey temizleme kapsar. PEG tabakanın bir yüksek yoğunluk elde etmek için, oldukça pasivasyon kalitesini artırır iki tur boyunca PEG molekülleri ile yüzeyin muamele edilmesi için yeni bir strateji tanıtmak. Herkes yüksek kaliteli yüzey pasivasyon elde edebilirsiniz, böylece temsili sonuçlar yanı sıra her bir kritik aşama için pratik önerilerde bulunur.

Mikroakışkan odası montajı sonra (7.1 Adım - 7.6) ve Adım 7,7 yapmadan önce, bu PEGillenmiş yüzeyinin kalite kontrol yürütmek için tavsiye edilir. Yüzey pasivasyon başarılı bir şekilde yapılmış ise, en az 10, spesifik olmayan bir 1-10 nM, floresanla işaretlenmiş protein haznesine (sol Şekil 3a) ilave edildiğinde gözlenen bir görüntüleme alanı (25 mm x 25 mm) başına adsorbe edilmiş proteinler bulunmaktadır. Temizlik veya reaksiyon adımlardan biri düzgün yürütülen edilmediği zaman, non-spesifik sayısı önemli ölçüde artar proteinleri adsorbe ve CCD ekran floresan sinyalleri ile doymuş olabilir. Piranha dağlama atlanır Örneğin, gözlemlenen non-spesifik adsorpsiyon 100 kat daha büyük bir miktarı vardır (Şekil 3a; ortasında sol karşılaştırın). İkinci PEG&#39;leme adım atlanır edildiğinde, yaklaşık 3 saati vardısa spesifik olmayan adsorpsiyon gözlenen daha büyük miktarda (Şekil 3b). Süresi kimyasal maddeler (örneğin, APTES birkaç ay boyunca oda sıcaklığında muhafaza) (veriler gösterilmemiştir) kullanıldığında PEGilasyon düşük derecede görülmektedir. Zaman önemli bir miktarda da PEGillenmiş beri geçti zaman yüzey kalitesi de düşer (Şekil 3a, sağ ile sol karşılaştırın). Bildiğimiz kadarıyla, bu PEGilasyonun iki tur tek-molekül çalışmaları için tanıtıldı ilk kez. PEGilasyonun iki tur PEG tabaka oluşumu (Şekil 3b) en yüksek kalitesini garanti eder. Çift PEGilasyonun üstün niteliği belirgin (Film 1b Film 1a karşılaştır) filmlerde gösterilir. Bu filmler, çözelti içinde floresan moleküller gelen arka plan sinyalleri çift PEGilasyon olduğu zaman, çok daha zayıf olduğu gözlenmiştir<html> proteinler, iki kat PEG&#39;lenmiş tabakası tarafından daha etkili bir şekilde püskürtüldü olduğunu gösterir, el. Bu iki aşamalı bir süreçtir şiddetle tavsiye edilir olsa deneme optimal olmayan pasivasyonu tolere ise, ikinci PEG&#39;leme adım atlanabilir. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50549/50549fig1highres.jpg" width="500" /> Şekil 1:. Yüzey işlemleri şematik: (a) bir mikroskop lamı, aseton, KOH, ve pirana çözümleri ile temizlenir. Bu NHS-ester PEG ile APTES ve PEG&#39;lenmiş ile işlevlendirilmektedir. Gerektiğinde (b) bir örtücü cam, çözelti ile pirana KOH yanı sıra ile temizlenir. Bu NHS-ester PEG ile APTES ve PEG&#39;lenmiş ile işlevlendirilmektedir. fig2highres.jpg &quot;width =&quot; 500 &quot;/&gt; Şekil 2:. Mikroakışkan odası (a) bir tek kanallı odası. Mikroskop lamı delinmiş iki delik vardır. Bu bir çift taraflı yapışkan bant, iki dilim kullanarak lamel ile monte edilir. (B) üç kanallı odası. Mikroskop lamı delinmiş altı delik vardır. Bu bir çift taraflı yapışkan bant, dört dilim kullanarak lamel ile monte edilir. <img alt="Şekil 3," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50549/50549fig3highres.jpg" width="500" /> Şekil 3: çözelti içinde boya etiketli proteinler ile çekilen CCD görüntüler. (A) CCD görüntüleri çözeltisi içinde 10 nM Cy3-labeld temsilcisi ile 60X objektif lens kullanarak prizma tipi toplam iç yansıma floresan mikroskop ile alınmıştır. (Sol) bir yüzey bu makalede protokol izlenerek hazırlandı. (Orta) bir yüzey prepa olduBu makalede protokol aşağıdaki kırmızı, ama piranha dağlama geçildi. (Sağ) bir yüzey bu makalede protokol takip edilerek hazırlandı ve azot altında -20 ° C &#39;de 3 ay boyunca depolanmıştır. (B) çözeltisi içinde 10 nM Cy3-labeld Rep ile çekilen CCD görüntüler. (Sol) bir yüzey bu makalede protokol izlenerek hazırlandı. (Sağ) bir yüzey bu makalede protokol izlenerek hazırlanmıştır, ancak PEGilasyonun ikinci tur geçildi. Ölçek çubuğu = 5 um. Film 1: çözelti içinde boya etiketli proteinleri ile alınmıştır CCD film. CCD filmler çözelti içinde 10 nM Cy3-labeld temsilcisi ile 60X objektif lens kullanarak prizma tipi toplam iç yansıma floresan mikroskop ile alınmıştır. Zaman çözünürlüğü 100 msn. (A) bir yüzey bu makalede protokol izlenerek hazırlandı. (B) Bir yüzey bu makalede protokol izlenerek hazırlandı, ama oldu PEGyl ikinci turtirme geçildi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50549/Movie1a.avi" target="_blank">buraya tıklayın</a> Film 1a görüntülemek için <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50549/Movie1b.avi" target="_blank">buraya tıklayın</a> Film 1b görüntülemek için.

Watch this Scientific Journal Video about Surface Passivation for Single-molecule Protein Studies at JoVE.com

Surface Passivation for Single-molecule Protein Studies

Biz, polietilen glikol (PEG) kullanılarak bir cam yüzey pasifleştirilmesi için bir yöntem tarif eder. Bu protokol yüzey temizleme, yüzey işlevselleştirilmesini ve PEG kaplama kapsar. Biz, mevcut yöntemlere kıyasla, pasivasyon üstün kalite sağlar ki, iki tur boyunca PEG molekülleri ile yüzeyin muamele edilmesi için yeni bir strateji tanıtmak.

Tek molekül Protein Araştırmaları Yüzey Pasifleme

Single-molecule fluorescence spectroscopy has proven to be instrumental in understanding a wide range of biological phenomena at the nanoscale. Important ...

surface-passivation-for-single-molecule-protein-studies

Research

JoVE Journal

Chemistry

41.5K Görüntüleme.  Delft University of Technology.  Biz, polietilen glikol (PEG) kullanılarak bir cam yüzey pasifleştirilmesi için bir yöntem tarif eder. Bu protokol yüzey temizleme, yüzey işlevselleştirilmesini ve PEG kaplama kapsar. Biz, mevcut yöntemlere kıyasla, pasivasyon üstün kalite sağlar ki, iki tur boyunca PEG molekülleri ile yüzeyin muamele edilmesi için yeni bir strateji tanıtmak. 

Video: Surface Passivation for Single-molecule Protein Studies

Production of Disulfide-stabilized Transmembrane Peptide Complexes for Structural Studies

Physical interactions among the lipid-embedded alpha-helical domains of membrane proteins play a crucial role in folding and assembly of membrane protein complexes and in dynamic processes such as transmembrane (TM) signaling and regulation of cell-surface protein levels. Understanding the structural features driving the association of particular sequences requires sophisticated biophysical and biochemical analyses of TM peptide complexes. However, the extreme hydrophobicity of TM domains makes them very difficult to manipulate using standard peptide chemistry techniques, and production of suitable study material often proves prohibitively challenging. Identifying conditions under which peptides can adopt stable helical conformations and form complexes spontaneously adds a further level of difficulty. Here we present a procedure for the production of homo- or hetero-dimeric TM peptide complexes from materials that are expressed in E. coli, thus allowing incorporation of stable isotope labels for nuclear magnetic resonance (NMR) or non-natural amino acids for other applications relatively inexpensively. The key innovation in this method is that TM complexes are produced and purified as covalently associated (disulfide-crosslinked) assemblies that can form stable, stoichiometric and homogeneous structures when reconstituted into detergent, lipid or other membrane-mimetic materials. We also present carefully optimized procedures for expression and purification that are equally applicable whether producing single TM domains or crosslinked complexes and provide advice for adapting these methods to new TM sequences.

Biophysical and biochemical studies of interactions among membrane-embedded protein domains face many technical challenges, the first of which is obtaining appropriate study material. This article describes a protocol for producing and purifying disulfide-stabilized transmembrane peptide complexes that are suitable for structural analysis by solution nuclear magnetic resonance (NMR) and other analytical applications.

Yapısal Çalışmaları üretimi disülfid stabilize Transmembran Peptit Kompleksi

Physical  interactions among the lipid-embedded alpha-helical domains of membrane  proteins play a crucial role in folding and assembly of membrane ...

Kimya

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, electronics and biomedical applications. Due to their accelerating production and use, CNTs constitute a potential environmental risk if they are released to soil and groundwater systems. It is therefore essential to improve the current understanding of environmental fate and transport of CNTs. The transport and retention of CNTs in both natural and artificial media have been reported in literature, but the findings widely vary and are thus not conclusive. There are a number of physical and chemical parameters responsible for variation in retention and transport. In this study, a complete procedure of selected multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) is presented starting from their surface modification to a complete set of laboratory column experiments at critical physical and chemical scenarios. Results indicate that the stability of the commercially available MWCNTs are critical with their attached surface functional group which can also influence the transport and retention of MWCNT through the surrounding medium.

Surface properties of a nanoparticle are important for their interaction with the surrounding medium. Therefore the surface modification of carbon nanotubes can be critical for their transport and retention through porous media. Here, lab scale column experiments are used to understand the possible transport and retention of these nanoparticles.

Bir Toprak Kolonundaki Yüzey modifiye Karbon Nanotüpler taşınması

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where interfacial tension is a dominant force. A variety of methods exist for controlling the interfacial tension of aqueous and organic liquids on this scale; however, these techniques have limited utility for liquid metals due to their large interfacial tension.
Liquid metals can form soft, stretchable, and shape-reconfigurable components in electronic and electromagnetic devices. Although it is possible to manipulate these fluids via mechanical methods (e.g., pumping), electrical methods are easier to miniaturize, control, and implement. However, most electrical techniques have their own constraints: electrowetting-on-dielectric requires large (kV) potentials for modest actuation, electrocapillarity can affect relatively small changes in the interfacial tension, and continuous electrowetting is limited to plugs of the liquid metal in capillaries.
Here, we present a method for actuating gallium and gallium-based liquid metal alloys via an electrochemical surface reaction. Controlling the electrochemical potential on the surface of the liquid metal in electrolyte rapidly and reversibly changes the interfacial tension by over two orders of magnitude ( &#820;500 mN/m to near zero). Furthermore, this method requires only a very modest potential (&#60; 1 V) applied relative to a counter electrode. The resulting change in tension is due primarily to the electrochemical deposition of a surface oxide layer, which acts as a surfactant; removal of the oxide increases the interfacial tension, and vice versa. This technique can be applied in a wide variety of electrolytes and is independent of the substrate on which it rests.

We present a method to control the interfacial energy of a liquid metal in an electrolyte via electrochemical deposition (or removal) of a surface oxide layer. This simple method can control the capillary behavior of gallium-based liquid metals by tuning the interfacial energy rapidly, significantly, and reversibly using modest voltages.

Bir Yöntem Yüzey Oksidasyon ve İndirgeme yoluyla Sıvı Metal Yüzey Gerilim işleyin

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where ...

CN-GELFrEE - Clear Native Gel-eluted Liquid Fraction Entrapment Electrophoresis

Protein complexes perform an array of crucial cellular functions. Elucidating their non-covalent interactions and dynamics is paramount for understanding the role of complexes in biological systems. While the direct characterization of biomolecular assemblies has become increasingly important in recent years, native fractionation techniques that are compatible with downstream analysis techniques, including mass spectrometry, are necessary to further expand these studies. Nevertheless, the field lacks a high-throughput, wide-range, high-recovery separation method for native protein assemblies. Here, we present clear native gel-eluted liquid fraction entrapment electrophoresis (CN-GELFrEE), which is a novel separation modality for non-covalent protein assemblies. CN-GELFrEE separation performance was demonstrated by fractionating complexes extracted from mouse heart. Fractions were collected over 2 hr and displayed discrete bands ranging from ~30 to 500 kDa. A consistent pattern of increasing molecular weight bandwidths was observed, each ranging ~100 kDa. Further, subsequent reanalysis of native fractions via SDS-PAGE showed molecular-weight shifts consistent with the denaturation of protein complexes. Therefore, CN-GELFrEE was proved to offer the ability to perform high-resolution and high-recovery native separations on protein complexes from a large molecular weight range, providing fractions that are compatible with downstream protein analyses.

This protocol describes how to prepare and perform clear native gel-eluted liquid fraction entrapment electrophoresis (CN-GELFrEE), a native separation technique for non-covalent biomolecular assemblies and proteins from heterogeneous samples that is compatible with various downstream protein analysis techniques.

CN-GELFrEE - net yerli jel-elüt sıvı kısmı Tuzak Elektroforez

Protein complexes perform an array of crucial cellular functions. Elucidating their non-covalent interactions and dynamics is paramount for understanding ...

Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single molecule level. An electrostatic self-assembly and covalent fixation (ESA-CF) process is used for the synthesis of the cyclic poly(tetrahydrofuran) (poly(THF)). The diffusive motion of individual cyclic polymer chains in a melt state is visualized using single molecule fluorescence imaging by incorporating a fluorophore unit in the cyclic chains. The diffusive motion of the chains is quantitatively characterized by means of a combination of mean-squared displacement (MSD) analysis and a cumulative distribution function (CDF) analysis. The cyclic polymer exhibits multiple-mode diffusion which is distinct from its linear counterpart. The results demonstrate that the diffusional heterogeneity of polymers that is often hidden behind ensemble averaging can be revealed by the efficient synthesis of the cyclic polymers using the ESA-CF process and the quantitative analysis of the diffusive motion at the single molecule level using the MSD and CDF analyses.

A protocol for the synthesis and characterization of diffusive motion of cyclic polymers at the single molecule level is presented.

Tek Molekül Düzeyde Halkalı Polimerlerin Sentezi ve eritin Devlet Onların Pasif Hareket Karakterizasyonu

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single ...

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

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

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

Tek Molekül Kuvvetleri Spektroskopisi kullanarak İnorganik Malzemelerle Amino Asitler ve Peptitler Etkileşimi içine Trendleri

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

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the aziridine ring. The utility of bicyclic aziridinium ions, specifically 1-azoniabicyclo[3.1.0]hexane and 1-azoniabicyclo[4.1.0]heptane tosylate highlighted in the aziridine ring openings by the nucleophile with the release of the ring strain to yield the corresponding ring-expanded azaheterocycles such as pyrrolidine, piperidine and azepane with diverse substituents on the ring in regio- and stereospecific manner. Herein, we report a simple and convenient method for the preparation of the stable 1-azabicyclo[4.1.0]heptane tosylate followed by selective ring opening via a nucleophilic attack either at the bridge or at the bridgehead carbon to yield piperidine and azepane rings, respectively. This synthetic strategy allowed us to prepare biologically active natural products containing piperidine and azepane motif including sedamine, allosedamine, fagomine and balanol in highly efficient manner.

Bicyclic aziridinium ions such as 1-azoniabicyclo[4.1.0]heptane tosylate were generated from 2-[4-tolenesulfonyloxybutyl]aziridine, which was utilized for the preparation of substituted piperidines and azepanes via regio- and stereospecific ring-expansion with various nucleophiles. This highly efficient protocol allowed us to prepare diverse azaheterocycles including natural products such as fagomine, febrifugine analogue and balanol.

Kararlı Bicyclic Aziridinium iyonları ve onların halka açılış Azaheterocycles sentezi için hazırlanması

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. However, the main issue limiting their applicability is their poor stability in humid conditions. The common methods to overcome this problem involve the formation of strong metal-linker bonds by using highly charged metals, which is limited to a number of structures, the introduction of alkylic groups to the framework by post-synthetic modification (PSM) or chemical vapour deposition (CVD) to enhance overall hydrophobicity of the framework. These last two usually provoke a drastic reduction of the porosity of the material. These strategies do not permit to exploit the properties of the MOF already available and it is imperative to find new methods to enhance the stability of MOFs in water while keeping their properties intact. Herein, we report a novel method to enhance the water stability of MOF crystals featuring Cu2(O2C)4&#160;paddle-wheel units, such as HKUST (where HKUST stands for Hong Kong University of Science &#38; Technology), with the catechols functionalized with alkyl and fluoro-alkyl chains. By taking advantage of the unsaturated metal sites and the catalytic catecholase-like activity of CuII ions, we are able to create robust hydrophobic coatings through the oxidation and subsequent polymerization of the catechol units on the surface of the crystals under anaerobic and water-free conditions without disrupting the underlying structure of the framework. This approach not only affords the material with improved water stability but also provides control over the function of the protective coating, which enables the development of functional coatings for the adsorption and separations of volatile organic compounds. We are confident that this approach could also be extended to other unstable MOFs featuring open metal sites.

Robust functional catechol coatings were produced in one step by direct reaction of the material known as HKUST with synthetic catechols under anaerobic conditions. The formation of homogeneous coatings surrounding the entire crystal is ascribed to the biomimetic catalytic activity of Cu(II) dimers on the external surface of the crystals.

Geliştirilmiş nem direnci için Metal organik çerçeveler yüzey Functionalization

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

Silikat Matrisler ve sentezlenmiş Nanoporous karbon yüzey özellikleri

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Directed Assembly of Elastin-like Proteins into defined Supramolecular Structures and Cargo Encapsulation In Vitro

Tailored proteinaceous building blocks are versatile candidates for the assembly of supramolecular structures such as minimal cells, drug delivery vehicles and enzyme scaffolds. Due to their biocompatibility and tunability on the genetic level, Elastin-like proteins (ELP) are ideal building blocks for biotechnological and biomedical applications. Nevertheless, the assembly of protein based supramolecular structures with distinct physiochemical properties and good encapsulation potential remains challenging.
Here we provide two efficient protocols for guided self-assembly of amphiphilic ELPs into supramolecular protein architectures such as spherical coacervates, fibers and stable vesicles. The presented assembly protocols generate Protein Membrane-Based Compartments (PMBCs) based on ELPs with adaptable physicochemical properties. PMBCs demonstrate phase separation behavior and reveal method dependent membrane fusion and are able to encapsulate chemically diverse fluorescent cargo molecules. The resulting PMBCs have a high application potential as a drug formulation and delivery platform, artificial cell, and compartmentalized reaction space.

At the interface of organic and aqueous solvents, tailored amphiphilic elastin-like proteins assemble into complex supramolecular structures such as vesicles, fibers and coacervates triggered by environmental parameters. The described assembly protocols yield Protein Membrane-Based Compartments (PMBCs) with tunable properties, enabling the encapsulation of various cargo.