Name: synthetic methodology for asymmetric ferrocene derived bio-conjugate systems via solid phase resin-based methodology
Uploaded: 2015-03-12T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology at JoVE.com

KG ble støttet av RA Welch Foundation stipend P-1760, TCU Andrews Institute of Mathematics &amp; Science Education (til KG), TCU Forskning og kreativitet aktivitet Grant (til KG) og TCU SERC Grant (til JHS).

1. Syntese av biotin-Fc-cystein (1) <ol><li> Fastfase-metoder for å fremstille harpiks-bundet en. <ol><li> Plasser biotin lastet resin (250 mg, 0,145 mmol) i en frittet sprøyte og svelle harpiksen ved å tegne opp dimetylformamid (5 ml) og risting av sprøyten på en laboratorierister i 20 min. Utdriving av oppløsningen og gjenta dimetylformamid svelling en gang til. </li><li> Fjern den Fmoc-beskyttende gruppe ved tilsetning av 4-6 ml 20% piperidin i dimetylformamid i sprøyten, etterfulgt av 10-15...

Syntesen av asymmetriske ferrocene derivater er utfordrende i løsningen. For eksempel har forsøk på å fremstille en i oppløsning resulterte i lave utbytter av det ønskede produkt (mindre enn 20%). Likeledes reaksjoner som anvender 1&#39;-amino-ferrocen karboksylsyre (sans Fmoc) og harpiks bundet biotin resulterte i uoppløselig produkt i samsvar med den polymeriserte produkt er rapportert av Baristic et al. og minimal produkt. 47 Dette blir ytterligere komplisert ved f...

Biosensorer er små enheter som benytter biomolekylære anerkjennelse teknologi som plattform for selektiv analyse og benyttes for deres spesifisitet, hastighet og lave kostnader. Elektrokjemiske biosensorer for påvisning av biomolekyler er i forkant av dette feltet på grunn av sin enkelhet, kostnadseffektivitet, og høy følsomhet. 1,3 Den generelle anatomi av disse sensorene er en elektrode utstyrt med en anerkjennelse molekyl spesifikt for biologisk markør av interesse . Binding av biomarkør av erkjennelsen molekylet resulterer i en lokal endring av potensialet eller strøm som kan påvises ved en enkel måling. Hittil anerkjennelse delen kan variere fra enzymer, 4-8 antistoffer, 9-12 hele celler, 13-16 reseptorer, 17-20 peptider 21-23 og DNA-24 og har i stor grad fokusert på større, biologiske molekyler. 25-28 Forskning innsats i denne arenaen har hovedsakelig konsentrert på immunosensors Where et immunoglobulin er immobilisert med en redoks-aktiv kjerne (slik som ferrocen) og brukes til å påvise et antistoff av interesse. Disse studiene har vært ekskludert fra kliniske applikasjoner på grunn av dårlig presisjon og tidsforbruk som stammer fra de komplikasjoner som følge av bruk av antigen / antistoff. 1,3 Økende oppmerksomhet har fokusert på deteksjon av små molekyler (mindre enn 1 kg / mol) av biomedisinsk , mat og miljø interesse i tillegg til nasjonal sikkerhet. 29 De mest kjente eksemplene på biosensor enheter er selvtest glukose skjermer, som har skjermen trykkes enzym elektroder koblet til en lomme-størrelse amperometrisk meter. Disse systemene benytter vanligvis en kolometrisk metode, hvor den totale mengden av ladning som genereres av glukose oksidasjonsreaksjonen måles over en tidsperiode. Salgbare enheter må være bærbar, robust og håndholdt å gjøre bruk lettvinte for befolkningen for øvrig. Redox koder som ferrocentilsats er necessary for å gi den elektrokjemiske deteksjon av biomarkører eller små molekyler i løsning som de fleste biomarkører er ikke egentlig elektrokjemisk aktive. 30-38 Ferrocene er en organometallisk molekyl som er en gullstandard for elektrokjemi, noe som gjør det til et utmerket valg for integrering i elektrokjemiske biosensorer. Ferrocene baserte redokse arter har allerede fått stor oppmerksomhet på grunn av sin lille størrelse, god stabilitet, praktisk syntetisk tilgang, enkel kjemisk modifisering, relativ lipofilitet, og enkel Redox tuning. 3,30-42 Små molekyler basert på ferrocen kjerne har blitt brukt mye som detektorer av metallioner og små molekyler. 32-38,43 Systems målretting større arter som biomolekyler har brukt å feste store antistoffer eller immunglobuliner til ferrocene derivater som er innebygd på en elektrokjemisk overflate. 1,3,39 , 44 I hvert tilfelle er potensialet og strømmen intensity til Fe III / Fe-II-redoks-par ble endret ved molekylær kobling, og dermed produsere en ny spektroskopisk håndtak som indikerer tilstedeværelse av analytten molekylet. Denne endringen oppstår fra den omfattende overlapping som oppstår mellom pi-system av syklopentadienyl-ringer og jern d-orbitaler. Hvis pi-systemet blir endret, dvs. derivatisert eller omsatt, deretter orbital interaksjonen vil, i sin tur, endring. Dette vil påvirke Fe kjernen og kan observeres som en endring i potensialet av Fe III / Fe-II-par. 40,45,46 Disse egenskapene gjør et slikt system attraktiv for bruk som en kvantifisering middel i en elektrokjemisk immunologisk eller biosensor. For å frem ferrocen holdige systemer som er spesifikke for biosensor kapasiteter er det optimalt å modifisere en Cp-ring med bio-reseptoren spesifikk for et målmolekyl, og benytte den andre Cp-ringen som molekyl fortøyningen til den elektrokjemiske avlesning eller elekroden (Figur 1). Syntese av disse asymmetriske ferrocen-derivater er utfordret av sidereaksjoner og dannelse av dimere og polymere arter dannet ved intermolekylær kryssbinding. 47 Imidlertid er koplingskjemi fremstilling av en amidbinding den mest direkte vei for å tilveiebringe enkle derivater av ferrocen involverer biologiske komponenter slike som peptider og deres metabolitter. Derfor kan fastfaseteknikker først utviklet i 1950 av Merrifield for peptidsyntese påføres på metallorganiske forbindelser som inneholder ferrocen. Gjennom bruk av den ortogonalt substituert 1&#39;-Fmoc-amino-ferrocen-1-karboksylsyre-molekyl, en ferrocen-system som kan inneholde en reseptor-del (biotin), elektrokjemisk avlesning (ferrocen), og immobiliserende-sammenkoblende komponent (cystein) har blitt konstruert og beskrevet heri. Syntesen av denne bio-konjugat er omtalt, så vel som bevis for immobilisering på en gulloverflate. Dette arbeidet representantenets første presentasjon av et system bestående av biotin, ferrocen og en aminosyre etter immobilisering på en gulloverflate.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Biotin Novatag Resin</td>
			<td>NovaBiochem</td>
			<td>8550510001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TORVIQ 10ML LUER LOCK FRITTED SYRINGE</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>NC9299151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>piperdine</td>
			<td>Acros</td>
			<td>P/3520/PB05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ninhydrin test</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>60017-1ea</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#8217;-Fmoc-amino-ferrocene-1-carboxylic acid</td>
			<td>Omm Scientific</td>
			<td>Special Order</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-&#8203;Hydroxybenzotriazole hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>157260-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N&#8242;-Diisopropylcarbodiimide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D125407-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-&#8203;Diisopropylethylamine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>496219-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fmoc-Cys(Trt)-OH</td>
			<td>Novabiochem</td>
			<td>8520080025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trifluoroacetic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T5408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-ethanedithiol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>2930</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>triisopropyl silane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>233781</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf tubes (20 mL)</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methanol</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td>dry with molecular sieves prior to use &#38; store in 100 mL media bottle for easy usage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dichloromethane</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td>dry with molecular sieves prior to use &#38; store in 100 mL media bottle for easy usage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dimethylformamide</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td>dry with molecular sieves prior to use &#38; store in 100 mL media bottle for easy usage.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>centrifuge</td>
			<td>any source</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthetic methodology for asymmetric ferrocene derived bio-conjugate systems via solid phase resin-based methodology

Tidlig påvisning er nøkkelen til vellykket behandling av de fleste sykdommer, og er spesielt viktig for diagnostisering og behandling av mange typer kreft. De mest vanlige teknikker benyttes er tenkelig modaliteter som Magnetic Resonance Imaging (MRI), Positron Emission Topografi (PET), og computertomografi Topografi (CT) og er optimal for å forstå den fysiske strukturen av sykdommen, men kan kun utføres én gang hver fjerde til seks uker på grunn av bruk av kontrastmidler og totalkostnad. Med dette i bakhodet, utvikling av &quot;point of care&quot; teknikker, slik som biosensorer, som evaluerer den fasen av sykdom og / eller effekt av behandling i behandlerens kontor og gjøre det på en riktig måte, ville revolusjonere behandlingsprotokoller. 1 som et middel for å utforske ferrocen basert biosensorer for påvisning av biologisk relevante molekyler 2, ble metoder utviklet for å produsere ferrocen-biotin bio-konjugater som er beskrevet her. Denne rapporten vil fokusere på en biotin-ferrocen-cystein system som kan bli immobilisert på en gulloverflate.

Harpiksen bundet form av en er vist i figur 2. Den kovalente binding av ferrocen komponent gir opphav til en oransje farge i harpiksperlene som er vedvarende med kontinuerlig vasking og indikativ for en immobilisert jernholdige kompleks i motsetning til jern absorpsjon av PEG-komponenten i harpiksperle. Harpiksen frie form av en identisk i fargen til harpikskulene. Etter fjerning av forbindelsen fra den harpiksperler, er renheten og utbytte (68%) som følge av de metode...

Watch this Scientific Journal Video about Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology at JoVE.com

Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology

The synthesis of asymmetric species of ferrocene is challenging using solution techniques. This report focuses on the methods carried out to produce a ferrocene-biotin bioconjugate using facile and clean reactions accomplished via solid-phase synthesis. Incorporation of a thiolate moiety is shown to impart the ability for immobilization on gold surfaces.

Syntetisk Methodology for Asymmetric Ferrocene Avledet Bio-konjugerte systemer via Solid Phase Resin-basert metode

Early detection is a key to successful treatment of most diseases, and is particularly imperative for the diagnosis and treatment of many types of cancer. ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Activating Molecules, Ions, and Solid Particles with Acoustic Cavitation

Aktivering Molekyler, Ioner, og faste partikler med Acoustic Kavitasjon

The chemical and physical effects of ultrasound arise not from a direct interaction of molecules with sound waves, but rather from the acoustic ...

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

Høytrykks Sapphire Cell for faselikevekter Målinger av CO<sub&gt; 2</sub&gt; / organisk / Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. ...

Stabilizing Hepatocellular Phenotype Using Optimized Synthetic Surfaces

Stabiliserende Hepatocellulært Fenotype Ved hjelp av optimalisert Syntetiske Overflater

Currently, one of the major limitations in cell biology is maintaining differentiated cell phenotype. Biological matrices are commonly used for culturing ...

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

Måling av partikkelstørrelsesfordelingen i Grumsete Solutions ved dynamisk lysspredning Mikros

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

Integration of Miniaturized Solid Phase Extraction and LC-MS/MS Detection of 3-Nitrotyrosine in Human Urine for Clinical Applications

Integrasjon av miniatyrisert Solid Phase Extraction og LC-MS / MS Detection av 3-Nitrotyrosin i Human Urin for Kliniske Applications

Free 3-nitrotyrosine (3-NT) has been extensively used as a possible biomarker for oxidative stress. Increased levels of 3-NT have been reported in a wide ...

Application and Methodology of the Non-destructive 19F Time-domain NMR Technique to Measure the Content in Fluorine-containing Drug Products

Application and Methodology of the Non-destructive 19F Time-domain NMR Technique to Measure the Content in Fluorine-containing Drug Products

Programmet og metoder for ikke-destruktiv 19F gang-domene NMR teknikken å måle innholdet i fluor inneholder legemidler

Here, we describe a protocol developed by our group that uses low-field fluorine-19 (19F) time-domain (TD) nuclear magnetic resonance (NMR) to measure the ...

Phase Behavior of Charged Vesicles Under Symmetric and Asymmetric Solution Conditions Monitored with Fluorescence Microscopy

Fase virkemåten til ladet blemmer Under symmetriske og asymmetriske løsning forhold overvåket med fluorescens mikroskopi

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to ...

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Protokol for fastfasesyntese av oligomerer av RNA inneholdende en 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -tiofenylmetylmodifikasjon og karakterisering via sirkulær dikroisme

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular ...

Characterization of Synthetic Polymers via Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometry

Characterization of Synthetic Polymers via Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight MALDI-TOF Mass Spectrometry

Karakteristikk av syntetiske polymerer via Matrix assistert Laser desorpsjon Ionization tiden av fly (MALDI-TOF) massespektrometri

There are many techniques that can be employed in the characterization of synthetic homopolymers, but few provide as useful of information for end group ...

Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

Solid-fase syntese av [4.4] Spirocyclic Oximes

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of ...