Bu çalışma Marie Curie Uluslararası Yeniden Entegrasyon Grant ve Alman-İsrail Vakfı tarafından desteklenmiştir. Biz AFM analizi için Sayın Yair Razvag kabul.

1.. Homoaromatik dipeptidlerin Self-montaj <ol><li> Onun liyofilize formda (örneğin NH2-Phe-Phe-OH, Boc-Phe-Phe-COOH) &#39;de arzu edilen peptidi tartılır ve 1,1,1,3,3,3-hekzafloro in peptidi eritilerek bir stok çözelti hazırlamak -2-propanol 7,17,46 (NH2-Phe-Phe-OH ve Boc-Phe-Phe-COOH, örneğin 100 mg / ml) içinde uygun konsantrasyona seyreltildi (HFP). </li><li> Peptid tamamen çözülmüş ve çözelti (bir kaç dakika) net görünüyor kadar bankta vorteks ve yer kullanarak çözüm karıştırın. </li><li> Uygun konsantrasyonda (nanotüpler oluşumu için üç damıtılmış suda NH2-Phe-Phe-OH (TDW) örneğin 2 mg / ml &#39;ye uygun bir çözücü ile birlikte, peptit stok çözeltisi ile seyreltilir, peptidin 2 ul ekleyerek 98 ul TDW, küresel yapıların oluşması için etanol içinde Boc-Phe-Phe-COOH 5 mg / ml) stok çözeltisi. </li><li> 24 saat boyunca oda sıcaklığında çözelti tutunhr. </li><li> Herhangi bir preaggregation önlemek amacıyla, her bir deney için taze stok çözelti hazırlayın. </li></ol> 2. İki Homoaromatik dipeptidlerin Coassembly <ol><li> TDW ve mutlak etanol içinde eşit hacimlerde karıştırılması ile% 50 etanol içinde bir çözeltisi hazırlandı. İki çözüm karıştırmak için girdap kullanın. </li><li> NH2-Phe-Phe-OH peptit ve Boc-Phe-Phe-OH peptidin 1 mg, 2 mg tartılır. 100 mg / ml &#39;lik bir konsantrasyona kadar HFP her bir peptid çözülür. </li><li> Vorteks ile peptitler stok çözümler karıştırın ve peptidler tamamen çözülmüş ve çözümleri net görünüyor kadar tezgah üzerine koyun. </li><li> Peptidler, arzu edilen orana stok çözelti karıştırın. Bu özel deneyde (sırası ile 05:03 &#39;lik nihai oranı) Boc-Phe-Phe-OH peptidin 6 ul NH2-Phe-Phe-OH peptidin 10 ul karışımı. Nedeniyle HFP çözücünün yüksek volatilite için, (bu stok çözeltinin büyük miktarda hazırlanması önerilir least 10 ul). </li><li> Harmanlanmış peptidler stok solüsyonu karıştırmak için girdap kullanın. </li><li> Arzu edilen nihai bir konsantrasyona kadar% 50 etanol ile harmanlanmış peptidler stok solüsyonu ile seyreltilir. Bu özel deneyde sırasıyla Boc-Phe-Phe-OH için NH2-Phe-Phe-OH ve 3 mg / ml için 5 mg / ml &#39;lik bir nihai konsantrasyon elde etmek amacıyla, karışım peptidler stok çözeltisi 8 ul ekle % 50 etanol çözeltisi içinde 92 ul. Yavaşça solüsyonu karıştırmak için bir pipet kullanın. </li><li> 24 saat boyunca oda sıcaklığında çözelti tutun. </li><li> Bu nedeniyle çözücünün yüksek seviyede uçucu tabiatı için, deneyler peptidlerin konsantrasyonunda küçük değişikliklere duyarlı olduğu not edilmelidir. Bu nedenle, taze stok çözeltileri, her bir deney için hazırlıklı olmalıdır. </li></ol> 3. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanarak Öz Montajlı Yapıların Karakterizasyonu <ol><li> Kuluçkadan 24 saat sonra, cam bir koy peptitler çözeltisinin 10 ul damla uygulamakoda sıcaklığında r slip ve kuru. </li><li> Coat 90 sn için bir püskürtme kaplayıcı kullanılarak altının ince bir tabaka (birkaç nanometre) ile camın üzerine koyun. </li><li> Görüntü SEM 10-20 kV faaliyet kullanarak derlemeleri. </li></ol> 4. Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM) kullanarak Öz Montajlı Yapıların Karakterizasyonu <ol><li> Karbon ile kaplı ve bir polimer film destek tarafından stabilize edilmiş bir 200-kafes bakır ızgara üzerinde peptitler çözeltisinin 10 ul damla yerleştirin. </li><li> 1 dakika sonra filtre kağıdı kullanarak fazla sıvıyı uzaklaştırmak. </li><li> TDW içinde% 2 uranil asetat içinde bir çözeltisi hazırlandı. 0.22 mikron filtre birimini kullanarak çözüm Filtre. </li><li> Örnek (negatif boyama) leke için, ızgara üzerinde 10 ul uranil asetat çözeltisi bir damla yerleştirin. </li><li> 30 saniye sonra filtre kağıdı kullanılarak aşırı sıvı kaldırmak. Bu negatif boyama resimlerin kontrastını geliştirir, ancak bu her durumda gerekli olmadığını belirtmek gerekir. </li><li> Görüntü th örnek120 kV çalışan, TEM ile E ızgara. </li></ol> 5. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) tarafından Meclisleri üç boyutlu karakterizasyonu <ol><li> Paragraf 3.1 &#39;de tarif edilen prosedür kullanılarak AFM analiz için bir örnek hazırlayın. </li><li> AC modunda çalışan bir AFM enstrüman kullanarak camına örnek analiz. 3 N / m arasında bir yay sabiti ve 75 kHz&#39;lik bir rezonans frekansına sahip silikon konsol olarak kullanın. </li><li> Arzu edilen yapıyı bulmak amacıyla, ızgara büyük bir alanı tarayarak başlayın. Sonra, belirli bir küçük alana odaklanmak ve (tarama boyutu görüntü için x 2.5 mikron 2.5 mikron idi bu yazının dahil) tarayın. </li></ol> 6. FT-IR ile ikincil yapı karakterizasyonu <ol><li> Bir CaF2 pencerede peptitler çözeltisi, 30 ul damla uygulanır. </li><li> Çözelti, oda sıcaklığında kurumaya bırakın. </li><li> IR spektrumunda suyun adsorpsiyon 1650 cm -1.Bu pik, peptid bağı amid I bandın merkezinde yer almaktadır. Ayrıca, peptitler ve proteinler 47 α-sarmal yapılar için tipik bir zirvedir. Bu sorunun üstesinden gelmek ve suyun sinyali engellemek amacıyla, bir hidrojen-to-döteryum değişimi gerçekleştirilmelidir. Kurutulmuş peptid numunesi üzerinde döteryum oksit içinde bir damla (D 2 O) yerleştirin. Damla tamamen penceresindeki peptid para karşılamak için yeterince büyük olmalıdır. </li><li> Örnek vakum altında kurumaya bırakın. </li><li> Tekrar maksimal hidrojen-to-döteryum alışverişini sağlamak için 6.3 ve 6.4 2x adımları. Bu analiz edilinceye kadar, vakum altında örnek kaydedin. </li><li> Bir dötere triglisin sülfat (DTGS) detektörü ile FT-IR spektrumları kaydedin. FT-IR sistemi, numunenin bir ortamda nem önlemek amacıyla, bir temizleme gaz jeneratörü içerir. Kısa peptidlerin örnekleri için, 4 cm-1 çözünürlükte bir numune 2000 x taramak için en iyisidir. Geçirgenliği en az değerleri bu şekilde belirlenebilirftware aleti ile birlikte. </li></ol>

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

Özet olarak, bu kağıt peptit bazlı düzenekleri in vitro olarak oluşturulabilir hangi kolaylığı göstermektedir. Işlem ticari olarak temin edilebilen peptidler ve çözücü içerir ve bu test tüpüne bir polar çözücünün ilavesi üzerine, ortam koşulları altında kendiliğinden oluşur. Bu nedeniyle diğer organik çözücüler içinde peptidlerin düşük çözünürlüğü için, peptidlerin, bir çözücü olarak HFP kullanımı için çok önemlidir. Bunlara ilave olarak, HFP yüksek volati...

Doğa formları Biyomoleküler kendini montaj süreci yapılarını emretti ve fonksiyonel. Bu kendiliğinden süreci yöneten kuvvetler anlama in vitro olarak kendini montaj taklit ve buna bağlı olarak malzeme bilimleri 10,11 alanında önemli gelişmeler yeteneği yol açabilir. Peptides, özel olarak ise, bu, büyük yapısal çeşitlilik, kimyasal sentez kolaylığı sergilediklerinden, biyomoleküler bir yapı bloğu olarak çok ümit vericidir ve kolayca biyolojik ve kimyasal maddeler ile fonksiyonalize edilebilir. Peptit kendini montaj alanında GhadiRi ve D-ve L-amino asitler 12 dönüşümlü halkalı peptidler tarafından peptid nanotüpler kendinden montaj gösterdi meslektaşları tarafından öncülük edilmiştir. Peptid düzeneklerinin tasarımına diğer başarılı yaklaşımlar doğrusal bolaamphiphile peptidler 5 amfifillerin (AP) 6, konjuge olmayan kendi kendini tamamlayan iyonik peptidler 13, yüzey aktif madde benzeri peptitler yer alır <sup&gt; 4,14 ve ikili blok 15, copolypeptides. Daha yeni bir yaklaşım kısa aromatik peptitlerin kendi kendine düzeneğini içerir homoaromatik dipeptidler adlandırılır. Bu peptitler, aromatik doğası (örneğin Phe-Phe, tert-bütil dikarbonat (Boc)-Phe-Phe) 7,8,16-21 sadece iki amino asit içerir. Bu homoaromatik peptidler tarafından oluşturulan yapılar boru şekilli yapılar, küreler, yaprak tabaka-benzeri montajlar ve lifler 6,8,15,21-32 içerir. Bazı durumlarda fiberler bir hidrojel 33-37 veren bir fibril örgü oluşturmak. Bu derlemeleri biosensörleme, ilaç dağıtım, moleküler elektronik, vb uygulamalar için istismar edilmiştir. 38-45 Bu çalışma homoaromatik peptidlerin; kendi kendini montaj başlatmak için gerekli olan deneysel adımları açıklar. Buna ek olarak, bu coassembly peptidin süreci sunar. Bu işlem, peptidin birden fazla tipinin kendine düzeneğini içerirmonomer. Difenilalanindir peptid (NH2-Phe-Phe-COOH) ve Boc analog korumalı (Boc-Phe-Phe-OH): Bizim gösteri iki ticari olarak temin edilebilir peptidlerin coassembly içerir. Bir Süpermoleküler yapıya peptitler öz-montaj her biri: ya da küre ya da lifler halinde difenilalanindir peptit formları boru şekilli düzenekleri ve Boc-Phe-Phe-OH peptit öz-montaj çözücü 7,17,46 bağlı olarak değişir. Bu belirli oranlarda iki peptidler karıştırıldı ve elektron mikroskobu, kuvvet mikroskopisi ve FT-IR spektroskopi ile sonuçlanmıştır derlemeleri karakterize edilir. Yöntemler, bir kaç yüz nanometre bir çapı olan ince uzun düzenekleri tarafından bağlanan birkaç mikron çapında (1-4 um) olan küresel elemanlar (~ 300-800 nm), aşağıdakilerden oluşan bir peptid bazlı yapı oluşumunu gösterdi . Küresel yapılar üzerinde dişli gibi görünüyor gibi meclisleri, kendi morfolojisi boncuklu dizelere benzeruzun meclisleri. Bu nedenle bu derlemeleri &quot;biyomoleküler kolye&quot; olarak adlandırılır. &quot;Biyomoleküler kolye&quot; bir ilaç teslim maddesi olarak veya elektronik uygulamalar için bir iskele olarak, yeni bir biyomalzeme olarak hizmet olabilir. Ayrıca, peptitlerin kendi kendine düzeneğine yol açan prosedür, peptidler ve diğer biyomoleküllerin sınıfları ile kullanılabilir. Bu, kendi kendine montaj ve yeni sipariş yapıların oluşumunda rol oynayan kuvvetler daha iyi anlaşılmasına yol açabilir.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Material/ Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH2-Phe-Phe-OH</td>
			<td>Bachem</td>
			<td>G-2925.0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boc-Phe-Phe-OH</td>
			<td>Bachem</td>
			<td>A-3205.0005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>52512-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol absolute (Dehydrated) AR sterile</td>
			<td>Bio-Lab Ltd.</td>
			<td>52555</td>
			<td>Blending with TDW for the preparation of 50% solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>73943</td>
			<td>For negative staining. It is possible to work without it.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glass cover slip</td>
			<td>Marienfeld Laboratory Glassware</td>
			<td>110590</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM grids</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>FCF200-Cu-50</td>
			<td>Formvar/Carbon 200 Mesh, Cu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantitive filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1001055</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deuterium Oxide (D2O)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>151882-100G</td>
			<td>99.9 atom % D</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaF2 window</td>
			<td>PIKE Technologies</td>
			<td>160-1212</td>
			<td>25 mm x 2 mm window. For FT-IR measurments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AFM tips</td>
			<td>NanoScience Instruments</td>
			<td>CFMR</td>
			<td>Aspire probes, CFMR-25 series</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter units</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SLGV033RS</td>
			<td>Millex-GV, 0.22 &#956;m, PVDF, 33 mm, gamma sterilized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td>Quanta 200 ESEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td>Tecnai T12 G2 Spirit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AFM</td>
			<td>JPK Instruments</td>
			<td></td>
			<td>A JPK NanoWizard3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FT-IR</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Nicolet 6700 advanced gold spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FT-IR Purge</td>
			<td>Parker</td>
			<td></td>
			<td>BALSTON FT-IR Purge Gas Generator model 75-52</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OMNIC (Nicolet) software</td>
			<td>Thermo Nicolet Corporation</td>
			<td></td>
			<td>For FT-IR spectra analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixer</td>
			<td>Wisd Laboratory Equipment</td>
			<td></td>
			<td>ViseMix VM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td></td>
			<td>NewClassic MS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter coater</td>
			<td>Polaron</td>
			<td></td>
			<td>SC7640 Sputter Coater</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

formation of ordered biomolecular structures by the self-assembly of short peptides

Doğada, kompleks fonksiyonel yapıları, ılımlı koşullar altında biyomoleküllerin kendini düzeneği ile meydana getirilir. Kendini aksamını kontrol güçleri anlama ve in vitro bu süreci taklit malzeme bilimi ve nanoteknoloji alanlarında önemli gelişmeler getirecek. Bu önemli bir çeşitlilik mevcut olarak mevcut biyolojik yapı taşları arasında, peptidler, büyük ölçekli sentez basittir, çeşitli avantajları vardır ve bunlar kolayca biyolojik ve kimyasal maddeler 1,2 ile modifiye edilebilir. Bu siklik peptitler, amfifil peptitler ve peptit-konjugatları çözelti içinde düzenli yapılar halinde kendi kendine birleşebilen peptidler olarak tasarlanan çeşitli sınıfları. Homoaromatik dipeptidlerin, örneğin nanotüpler, küreler ve fibriller 3-8 olarak sipariş yapıların oluşturulması için gerekli olan tüm molekül bilgileri içeren kısa kendi kendini monte peptidlerin sınıfıdır. Bu peptidlerin bir çok çeşitli ticari olarak temin edilebilir. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Bu çalışma homoaromatik peptitlerin kendi kendine düzeneği tarafından sipariş edilen yapıların oluşmasına yol açan bir yöntem sunmaktadır. Protokolü sadece ticari reaktifler ve temel laboratuar ekipman gerektirir. Buna ek olarak, kağıt peptit bazlı düzeneklerinin karakterizasyonu için kullanılabilir olan yöntemlerden bazıları açıklanmaktadır. Bu yöntemler elektron ve atomik kuvvet mikroskobu ve Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) Fourier-Transform. Ayrıca, el yazması peptidlerin karıştırma (coassembly) ve bu sürecin benzeri yapı &quot;bir ipe boncuk&quot; oluşumunu göstermektedir. 9. Burada sunulan protokolleri potansiyel peptidler ya da biyolojik yapı taşları diğer sınıfların adapte edilebilir Yeni peptit bazlı yapıların keşfine ve montajı daha iyi kontrol yol açar.

Bu çalışma, peptitlerin kendi kendine düzeneği ile nano-ölçekli ve mikrometre sipariş yapıların oluşturulması için bir yöntem tarif eder. Biz mevcut bu basit işlem gösterilmektedir ve iki basit aromatik peptitlerin coassembly (Şekil 1) karakterize etmek için. Peptidlerin bir nanometrik boyutlardaki 7, içi boş boru şeklinde yapılar olarak bir sulu çözelti içinde kendi kendine monte edebilir NH2-Phe-Phe-OH (difenilalanindir) peptiddir. Diğer peptid onun Boc ...

Watch this Scientific Journal Video about Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides at JoVE.com

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

Bu çalışma, kendi kendine düzeneğinin kendiliğinden işlemi ile yüksek sıralı peptit bazlı yapıların oluşumunu tarif eder. Yöntem, ticari olarak temin edilebilen ve bilinen peptidler laboratuar ekipmanları kullanır. Bu teknik, peptidlerin büyük bir çeşitlilik uygulanabilir ve yeni peptid-bazlı düzeneklerinin keşfine yol açabilir.

Kısa Peptidlerinin Self-meclisi tarafından Sıralı Biyomoleküler Yapıların Oluşumu

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

formation-ordered-biomolecular-structures-self-assembly-short

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Thermodynamics

SCIENTISTS IN ACTION

12.7K Görüntüleme.  The Hebrew University of Jerusalem.  Bu çalışma, kendi kendine düzeneğinin kendiliğinden işlemi ile yüksek sıralı peptit bazlı yapıların oluşumunu tarif eder. Yöntem, ticari olarak temin edilebilen ve bilinen peptidler laboratuar ekipmanları kullanır. Bu teknik, peptidlerin büyük bir çeşitlilik uygulanabilir ve yeni peptid-bazlı düzeneklerinin keşfine yol açabilir. 

Video: Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two dimensional (2D) structures. These technologies are mature, offer high precision and many of them can be implemented in a high-throughput manner. We leverage the advantages of planar lithography and combine them with self-folding methods1-20 wherein physical forces derived from surface tension or residual stress, are used to curve or fold planar structures into three dimensional (3D) structures. In doing so, we make it possible to mass produce precisely patterned static and reconfigurable particles that are challenging to synthesize.
In this paper, we detail visualized experimental protocols to create patterned particles, notably, (a) permanently bonded, hollow, polyhedra that self-assemble and self-seal due to the minimization of surface energy of liquefied hinges21-23 and (b) grippers that self-fold due to residual stress powered hinges24,25. The specific protocol described can be used to create particles with overall sizes ranging from the micrometer to the centimeter length scales. Further, arbitrary patterns can be defined on the surfaces of the particles of importance in colloidal science, electronics, optics and medicine. More generally, the concept of self-assembling mechanically rigid particles with self-sealing hinges is applicable, with some process modifications, to the creation of particles at even smaller, 100 nm length scales22, 26 and with a range of materials including metals21, semiconductors9 and polymers27. With respect to residual stress powered actuation of reconfigurable grasping devices, our specific protocol utilizes chromium hinges of relevance to devices with sizes ranging from 100 &mu;m to 2.5 mm. However, more generally, the concept of such tether-free residual stress powered actuation can be used with alternate high-stress materials such as heteroepitaxially deposited semiconductor films5,7 to possibly create even smaller nanoscale grasping devices.

We describe experimental details of the synthesis of patterned and reconfigurable particles from two dimensional (2D) precursors. This methodology can be used to create particles in a variety of shapes including polyhedra and grasping devices at length scales ranging from the micro to centimeter scale.

Origami Inspired Desenli ve Reconfigurable Parçacıkların Self-assembly

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Kimya

Microwave-assisted Functionalization of Poly(ethylene glycol) and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large variety of PEG molecular weights and configurations (arm number, arm length, and branching pattern) affords researchers tight control over resulting hydrogel structures and properties, including Young&#8217;s modulus and mesh size. This video will illustrate a rapid, efficient, solvent-free, microwave-assisted method to methacrylate PEG precursors into poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDM). This synthetic method provides much-needed starting materials for applications in drug delivery and regenerative medicine. The demonstrated method is superior to traditional methacrylation methods as it is significantly faster and simpler, as well as more economical and environmentally friendly, using smaller amounts of reagents and solvents. We will also demonstrate an adaptation of this technique for on-resin methacrylamide functionalization of peptides. This on-resin method allows the N-terminus of peptides to be functionalized with methacrylamide groups prior to deprotection and cleavage from resin. This allows for selective addition of methacrylamide groups to the N-termini of the peptides while amino acids with reactive side groups (e.g.&#160;primary amine of lysine, primary alcohol of serine, secondary alcohols of threonine, and phenol of tyrosine) remain protected, preventing functionalization at multiple sites. This article will detail common analytical methods (proton Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (;H-NMR) and Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight mass spectrometry (MALDI-ToF)) to assess the efficiency of the functionalizations. Common pitfalls and suggested troubleshooting methods will be addressed, as will modifications of the technique which can be used to further tune macromer functionality and resulting hydrogel physical and chemical properties. Use of synthesized products for the formation of hydrogels for drug delivery and cell-material interaction studies will be demonstrated, with particular attention paid to modifying hydrogel composition to affect mesh size, controlling hydrogel stiffness and drug release.

Microwave-assisted Functionalization of Polyethylene glycol and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

This video will illustrate a rapid, efficient method to methacrylate poly(ethylene glycol), enabling chain polymerizations and hydrogel synthesis. It will demonstrate how to similarly introduce methacrylamide functionalities into peptides, detail common analytical methods to assess functionalization efficiency, provide suggestions for troubleshooting and advanced modifications, and demonstrate typical hydrogel characterization techniques.

Mikrodalga destekli Poli işlevselleştirilmesi (etilen glikol) ve zincir polimerizasyonu ve Hidrojel formasyonunda kullanılan On-reçine Peptides

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large ...

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this article, we describe detailed protocols on how to fabricate sophisticated 2D shapes through the self-assembly of uniquely addressable single-stranded DNA tiles which act as molecular pixels on a molecular canvas. Each single-stranded tile (SST) is a 42-nucleotide DNA strand composed of four concatenated modular domains which bind to four neighbors during self-assembly. The molecular canvas is a rectangle structure self-assembled from SSTs. A prescribed complex 2D shape is formed by selecting the constituent molecular pixels (SSTs) from a 310-pixel molecular canvas and then subjecting the corresponding strands to one-pot annealing. Due to the modular nature of the SST approach we demonstrate the scalability, versatility and robustness of this method. Compared with alternative methods, the SST method enables a wider selection of information polymers and sequences through the use of de novo designed and synthesized short DNA strands.

DNA tiling is an effective approach to make programmable nanostructures. We describe the protocols to construct complex two-dimensional shapes by the self-assembly of single-stranded DNA tiles.

Tek iplikli DNA Fayans Complex iki boyutlu şekiller Self-montaj

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

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 ...

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a free-radical polymerization strategy to enable the modulation of the nanotube surface properties and produce supramolecular self-assembly of the nanostructures. First, a selective hydroxylation of the pristine nanotubes through a biphasic catalytically mediated oxidation reaction creates superficially distributed reactive sites at the sidewalls. The latter reactive sites are subsequently modified with methacrylic moieties using a silylated methacrylic precursor to create polymerizable sites. Those polymerizable groups can address further polymerization of styrene to produce a hybrid nanomaterial containing PS chains grafted to the nanotube sidewalls. The polymer-graft content, amount of silylated methacrylic moieties introduced and hydroxylation modification of the nanotubes are identified and quantified by Thermogravimetric Analysis (TGA). The presence of reactive functional groups hydroxyl and silylated methacrylate are confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Polystyrene-grafted carbon nanotube solutions in tetrahydrofuran (THF) provide wall-to-wall collinearly self-assembled nanotubes when cast samples are analyzed by transmission electron microscopy (TEM). Those self-assemblies are not obtained when suitable blanks are similarly cast from analogous solutions containing non-grafted counterparts. Therefore, this method enables the modification of the nanotube anisotropic patchiness at the sidewalls which results into spontaneous auto-organization at the nanoscale.

A procedure for the synthesis of polystyrene-grafted multiwalled carbon nanotubes using successive chemical modification steps to selectively introduce the polymer chains to the sidewalls and their self-assembly via anisotropic patchiness is presented.

Multiwalled karbon nanotüpler kendinden montajlı etkinleştirmek için polistiren ve Anizotropik seçimdeki aşılama

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully understood. We have traced the trajectories of individual nanoparticles using liquid-cell transmission electron microscopy (TEM) to investigate the mechanism of the assembly process. Herein, we present the protocols used for liquid-cell TEM studies of the self-assembly mechanism. First, we introduce the detailed synthetic protocols used to produce uniformly sized platinum and lead selenide nanoparticles. Next, we present the microfabrication processes used to produce liquid cells with silicon nitride or silicon windows and then describe the loading and imaging procedures of the liquid-cell TEM technique. Several notes are included to provide helpful tips for the entire process, including how to manage the fragile cell windows. The individual motions of nanoparticles tracked by liquid-cell TEM revealed that changes in the solvent boundaries caused by evaporation affected the self-assembly process of nanoparticles. The solvent boundaries drove nanoparticles to primarily form amorphous aggregates, followed by flattening of the aggregates to produce a 2-dimensional (2D) self-assembled structure. These behaviors are also observed for different nanoparticle types and different liquid-cell compositions.

Here we introduce experimental protocols for the real-time observation of a self-assembly process using liquid-cell transmission electron microscopy.

Hücre içi sıvı iletim elektron mikroskobu nano tanecikleri, kendinden montajlı takibi için

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of fabricating micellar nanocrystals based on combining top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. This method involves first using electrospray to generate uniform ultrafine liquid droplets, each of which functions as a micro-reactor in which self-assembly reaction occurs forming micellar nanocrystals, with the structures (micelle shape and nanocrystal encapsulation) controlled by the organic solvent used. This method is largely continuous and produces high quality micellar nanocrystal products with an inexpensive structure control approach. By using a water-miscible organic solvent tetrahydrofuran (THF), worm-shaped micellar nanocrystals can be produced due to solvent-induced/facilitated micelle fusion. Compared with the common spherical micellar nanocrystals, worm-shaped micellar nanocrystals can offer minimized non-specific cellular uptake, thus enhancing biological targeting. By co-encapsulating multiple nanocrystals into each micelle, multifunctional or synergistic effects can be achieved. Current limitations of this fabrication method, which will be part of the future work, primarily include imperfect encapsulation in the micellar nanocrystal product and the incompletely continuous nature of the process.

The present work describes a method to fabricate micellar nanocrystals, an emerging major class of nanobiomaterials. This method combines top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. The fabrication method is largely continuous, can produce high quality products, and possesses an inexpensive means of structure control.

Küresel ve solucan şeklinde Micellar Nanocrystals Electrospray, kendinden montajlı birleştirerek ve Solvent Bazlı Yapı Denetim imalatı

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Synthesis and Characterization of 1,2-Dithiolane Modified Self-Assembling Peptides

This report focuses on the synthesis of an N-terminus 1,2-dithiolane modified self-assembling peptide and the characterization of the resulting self-assembled supramolecular structures. The synthetic route takes advantage of solid-phase peptide synthesis with the on-resin coupling of the dithiolane precursor molecule, 3-(acetylthio)-2-(acetylthiomethyl)propanoic acid, and the microwave-assisted thioacetate deprotection of the peptide N-terminus before final cleavage from the resin to yield the 1,2-dithiolane modified peptide. After the high-performance liquid chromatography (HPLC) purification of the 1,2-dithiolane peptide, derived from the nucleating core of the A&#946; peptide associated with Alzheimer&#39;s disease, the peptide is shown to self-assemble into cross-&#946; amyloid fibers. Protocols to characterize the amyloid fibers by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), circular dichroism spectroscopy (CD) and transmission electron microscopy (TEM) are presented. The methods of N-terminal modification with a 1,2-dithiolane moiety to well-characterized self-assembling peptides can now be explored as model systems to develop post-assembly modification strategies and explore dynamic covalent chemistry on supramolecular peptide nanofiber surfaces.

A protocol for the synthesis of a 1,2-dithiolane modified peptide and the characterization of the supramolecular structures resulting from the peptide self-assembly.

1,2-Dithiolane malzemelerin ve kendi kendine montaj peptidler değiştirilme tarihi

This report focuses on the synthesis of an N-terminus 1,2-dithiolane modified self-assembling peptide and the characterization of the resulting ...

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of Gold(III)

The purpose of the presented protocols is to study the process of Au(III) binding to BSA, yielding conformation change-induced red fluorescence (&#955;em = 640 nm) of BSA-Au(III) complexes. The method adjusts the pH to show that the emergence of the red fluorescence is correlated with the pH-induced equilibrium transitions of the BSA conformations. Red fluorescent BSA-Au(III) complexes can only be formed with an adjustment of pH at or above 9.7, which corresponds to the &#34;A-form&#34; conformation of BSA. The protocol to adjust the BSA to Au molar ratio and to monitor the time-course of the process of Au(III) binding is described. The minimum number of Au(III) per BSA, to produce the red fluorescence, is less than seven. We describe the protocol in steps to illustrate the presence of multiple Au(III) binding sites in BSA. First, by adding copper (Cu(II)) or nickel (Ni(II)) cations followed by Au(III), this method reveals a binding site for Au(III) that is not the red fluorophore. Second, by modifying BSA by thiol capping agents, another nonfluorophore-forming Au(III) binding site is revealed. Third, changing the BSA conformation by cleaving and capping of the disulfide bonds, the possible Au(III) binding site(s) are illustrated. The protocol described, to control the BSA conformations and Au(III) binding, can be generally applied to study the interactions of other proteins and metal cations.

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of GoldIII

The protocols for studying the binding of gold cations (Au(III)) to various conformations of bovine serum albumin (BSA) as well as for characterizing the conformational dependent unique BSA-Au fluorescence are presented.

Sığır Serum albümin Gold(III) bağlama tarafından çeşitli biçimler Luminophore oluşumu

The purpose of the presented protocols is to study the process of Au(III) binding to BSA, yielding conformation change-induced red fluorescence (&#955;em ...

Calcium Carbonate Formation in the Presence of Biopolymeric Additives

Biomineralization is the formation of minerals in the presence of organic molecules, often related with functional and/or structural roles in living organisms. It is a complex process and therefore a simple, in vitro, system is required to understand the effect of isolated molecules on the biomineralization process. In many cases, biomineralization is directed by biopolymers in the extracellular matrix. In order to evaluate the effect of isolated biopolymers on the morphology and structure of calcite in vitro, we have used the vapor diffusion method for the precipitation of calcium carbonate, scanning electron microscopy and micro Raman for the characterization, and ultraviolet-visible (UV/Vis) absorbance for measuring the quantity of a biopolymer in the crystals. In this method, we expose the isolated biopolymers, dissolved in a calcium chloride solution, to gaseous ammonia and carbon dioxide that originate from the decomposition of solid ammonium carbonate. Under the conditions where the solubility product of calcium carbonate is reached, calcium carbonate precipitates and crystals are formed. Calcium carbonate has different polymorphs that differ in their thermodynamic stability: amorphous calcium carbonate, vaterite, aragonite, and calcite. In the absence of biopolymers, under clean conditions, calcium carbonate is mostly present in the calcite form, which is the most thermodynamically stable polymorph of calcium carbonate. This method examines the effect of the biopolymeric additives on the morphology and structure of calcium carbonate crystals. Here, we demonstrate the protocol through the study of an extracellular bacterial protein, TapA, on the formation of calcium carbonate crystals. Specifically, we focus on the experimental set up, and characterization methods, such as optical and electron microscopy as well as Raman spectroscopy.

We describe a protocol for the precipitation and characterization of calcium carbonate crystals that form in the presence of biopolymers.

Biyopololitik katkı maddelerinin varlığında kalsiyum karbonat oluşumu

Biomineralization is the formation of minerals in the presence of organic molecules, often related with functional and/or structural roles in living ...