Name: dna nanotubes as a versatile tool to study semiflexible polymers
Uploaded: 2017-10-25T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers at JoVE.com

Biz finansman DFG (1116/17-1) ve Leipzig doğal bilimler "BuildMoNa" (GSC 185) tarafından kabul. Bu eser Fraunhofer çekin projeye 601 683 desteklemiştir. T. H. Avrupa Sosyal Fonu (ESF-100077106) finansman kabul eder.

1. n HTs hazırlanması Not: Burada, n farklı tek DNA iplikçiklerin helix tüpler belirli bir boyuttaki oluşumunda yer gösterir. N = 8, sekiz farklı tek DNA dizilerini bir birim yüzüğü olun.
<ol><li>Satın alma DNA dizileri (HPLC saflık sınıf veya daha yüksek) uygun bir DNA sentezi üzerinden hizmet veya yüksek kaliteli sentez ve arıtma (Tablo 1 ' de verilen örnek dizileri) gerçekleştirmek.</li>
	<li>Liyofilize resuspend oligonu...

Uygun şekilde oluşturulmuş ağlar elde etmek için DNA nanotüpler montaj önemli bir adımdır. Sentez işlemi sırasında hatalar tüp kalite olumsuz; Bu nedenle, HPLC veya daha sıkı bir süreç oligonucleotides arındırmak için kullanılması önerilir. N kurucu oligonucleotides kümesi içinde ekimolar stoichiometry üzerine toplanan DNA nanotüpler yanı sıra kendi uzunluğu dağıtım yerine ayrık oluşumu bağlı olduğundan, konsantrasyonları remeasure gereklidir satın alınan ipliklerini beri...

Kendi benzersiz mekanik özellikleri tarafından etkin karmaşık davranışları nedeniyle semiflexible polimerler yaşam maddenin temel yapı taşları vardır. Esnek polimerler aksine semiflexible polimerler hala güçlü termal dalgalanmaları1tabi kalarak uzanmış bir yapılandırma onların sigara ufuk omurga sertlik nedeniyle evlat. Böylece, tamamen Stokastik Modeller ile tam esnek veya rijit polimerler gibi aşırı davranışları için uygulanamaz. Sözde solucan benzeri zinciri modeli2,3,4 lp, üzerinden bu sertlik çürümesine sabit boyunca filaman4tanjant-teğet korelasyon olduğu ölçmek için geliştirilmiştir. Lp filaman kontur uzunluğu (lc) karşılaştırılabilir ise, polimer semiflexible1kabul edilir. Benzer bir çadır direkleri, kendi düzenlemeleri ağlar veya demetleri tüm toplu sistem düşük hacimli kesirler, sıradışı visko elastik özellikleri5,6,7' yelider, stabilize, 8,9. Bu yapıların yüksek elasticities geniş boyutları10hala diffusive kolaylaştırılması ve aktif taşıma işlemleri sırasında mekanik bütünlüğünü korumak, kafes sağlamak. Bu özellik özellikle sitoiskeleti veya hücre dışı matriks gibi biyolojik sistemleri için uygundur, ancak Gıda Mühendisliği1,11,12' de yaygın olarak kullanılır.
Bunların önemini yaşayan konuya gidiyor, kapsamlı bir şekilde biomimetic malzeme veya roman hydrogels geliştirmek için araçlar için bu yapıların fiziksel özelliklerini incelemek önemlidir. Semiflexible polimerler açısından bu lp ve açıklayıcı bir Kuramsal çerçeve geliştirilmesi gibi tek-filament özelliklerinden kaynaklanan ağlarının toplu özelliklerini sistematik olarak belirlenmesi anlamına gelir. Öncü çalışmalar, hücresel biyopolimer aktin semiflexible polimerler için bir model sistem olarak kurulmuş ve hala yaygın olarak altın standart5,13,14,15 olarak kabul edilir , 16 , 17. bu proteinin doğal özelliklerine bağlıdır beri Ancak, ayrıntılı çalışmalar bu sistemi ile sınırlıdır. Çeşitli teorik yaklaşımlar tek-filament düzeyinde olmayan önemsiz mekanik davranışları açıklamasını binasında nişan ve özellikle farklı ölçekleme öngörüleri doğrusal elastik Yaylası kesme modülü, G için bağımlılığı için yol açmıştır 0 (Yani, ağ "esneklik"), konsantrasyon (c) ve lp6,7,13,14, 15,18,19,20,21,22,23. Konsantrasyon ölçekleme aktin esaslı ile deneyler veya diğer model sistemleri kolayca erişilebilir olmakla ve teorik Öngörüler titizlikle olmuştur iken13,16,24, doğrulanmadı 25, lp ile ilgili olarak ölçekleme deneysel olarak erişilemeyen kalmıştır. Ayrıca semiflexible polimerler belirleyici miktarıdır bağımsız bir değişken olduğu için lp bu, ancak, büyük bir sınırlama var.
Bu Merkez, doğal sınırlama aktin sabit lp veya diğer biyolojik kaynaklı polimerler kollajen gibi son zamanlarda mekanik özelliklerini tunable kiremit tabanlı DNA tüpler, istihdam ederek çözümlenmiş 9 , 26 , 27 , 28. mimarileri hafif değişimler (örn., farklı sayıda kurucu DNA iplikçikleri birim halka içinde) tüplerin verim lpFloresans mikroskobu ile değerlendirilebilir, için farklı değerler olarak bir dalgalanan tüp analiz veya birkaç yapıştırılır tüpler eğri yapılandırmaları değerlendirilmesi,9,28daha önce açıklanan. Bu analizler lp değerleri farklı tüp nüfusun birden fazla büyüklük üzerinde değişiklik ve farklı değerlendirme teknikleri tutarlı sonuçlar9,28verim saptandı.
Doğal olarak, konsantrasyon ve lp doğrusal elastik Yaylası kesme modül G0 genel ölçeklendirme tüm önceki teorik yaklaşımlar ile tutarsız olarak bildirilmiştir özellikle bir çok gösteren 9, lptahmin edilen bağımlı daha güçlü. Bu bulgular semiflexible polimerler Merkezi özelliklerini incelemek için yeni bir modeli sistem değerini vurgulamak. Nistihdam-sarmal DNA tüpler önemli ölçüde bu soruşturmalar kapsamını genişletiyor. Sadece lp temel malzeme değiştirmeden serbestçe değiştirilebilir, ancak DNA'ın doğasında programlanabilir doğa Glossar veya Kinetik anahtarlama işlemleri gibi ek öğeleri sistematik incelenmesi etkinleştirebilirsiniz. Ayrıca, bu tüpler suda çözünür ve yeterli pH ve algılanabilir bozulması9olmadan birkaç hafta iyonik koşullarında çoğu proteinler aksine, istikrarlı.
Bu tüpler birleştirmek için kullanılan DNA oligonucleotides ayrı bir kümesi, her biri iki komşu iplikçik için tamamlayıcı temel sıraları paylaşan iki etki alanı içeren (belirli dizileri nedeniyle, bir tek tel saç pins gibi yapıların oluşamıyor). Tamamlayıcı dizileri birbirine bağlı n çift sarmallı kesimleri kapalı, yarı üst üste halkaları oluşturan bir döngüsel şekilde melezlemek (şekil 1A ve B). Bu yüzük form Kesikli çapı (şekil 1 c) ve yarı üst üste yapılandırmalarını Aksiyel yapışkan uçlar başka bir yüzük yapışkan sonuna kadar tamamlayıcı gösterir. Oligonucleotides eşleşen bu seçmeli ek Yüzüklerin ipliksi DNA sarmalı tüpler boyutu n (nHT) etkili polimerizasyon için önde gelen bir istifleme tetikler. Kontur onların uzunlukları genellikle birkaç mikron uzunluğunda ölçmek ve onların uzunluğu dağıtım aktin filamentleri9,26,27,28karşılaştırılabilir. Onlar gerçekten de polimerizasyon Kinetik bu aktin filamentleri ve mikrotübüller benzer sergilemek için benzer DNA nanotüpler gösterilmiştir<su></su>p sınıf "xref" = > 29. Sayı n temel halka yapısı kadar yapma bireysel DNA iplikçiklerinin bağlı olarak, nHT mimari, hem de circumference ve diameter, controllably değiştirilebilir. Yüzük/tüpler çevresi artırır daha fazla DNA dizilerini kullanarak ve daha yüksek rijidite için karşılık gelen yüksek lp değerleri (şekil 1 c), mekanik özelliklerine karşılık gelen mimari değişikliği kaydırır. Mezoskopik ölçekte daha yüksek sertlik nedeniyle daha az bükülmüş biçimler bu büyük lp değerleri çevirmek (şekil 1 d ve E).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="667">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">AFM cantilever ACTA</td>
			<td style="width:196px;">AppNano</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">AFM - NanoWizard 3</td>
			<td style="width:196px;">JPK Instruments</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">CCD camera</td>
			<td style="width:196px;">Andor</td>
			<td style="width:123px;">iXon DV887</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">DMSO</td>
			<td style="width:196px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">D2650</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">DNA oligonucleotides</td>
			<td style="width:196px;">Biomers.net</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:180px;">For sequences see Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">DNA Cy3-labeled oligonucleotides</td>
			<td style="width:196px;">Biomers.net</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:180px;">For sequence see Table 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">EDTA</td>
			<td style="width:196px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">E-9884</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Epi-fluorescence micro-scope</td>
			<td style="width:196px;">Leica</td>
			<td style="width:123px;">DM-IRB</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:169px;">MgCl2</td>
			<td style="width:196px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">M-8266</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Mica &#34;V1&#34;, 12 mm round</td>
			<td style="width:196px;">Plano GmbH</td>
			<td style="width:123px;">50-12</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">MicroAmp&#174; Fast Optical 96-Well Reaction Plate</td>
			<td style="width:196px;">Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td style="width:123px;">4346907</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">MicroAmp&#174; Optical Adhesive Film</td>
			<td style="width:196px;">Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td style="width:123px;">4306311</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">NanoDrop 1000 Spectrophotometer</td>
			<td style="width:196px;">Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">100x objective</td>
			<td style="width:196px;">Leica5</td>
			<td style="width:123px;">506168</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">Purified water</td>
			<td style="width:196px;">Merk Millipore - Milli-Q &#38; Elix</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Sapphire PCR tubes</td>
			<td style="width:196px;">Greiner Bio-One</td>
			<td style="width:123px;">683271</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">TProfessional Standard PCR Thermocycler</td>
			<td style="width:196px;">Core Life Sciences Inc.</td>
			<td style="width:123px;">070- Standard</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">7900HT Fast Real-Time PCR System</td>
			<td style="width:196px;">Applied Biosystems</td>
			<td style="width:123px;">4351405</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Rheometer</td>
			<td style="width:196px;">TA Instruments</td>
			<td style="width:123px;">ARES</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:169px;">SYBR&#174; Green I nucleic acid gel stain</td>
			<td style="width:196px;">Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td style="width:123px;">S7567</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Tris</td>
			<td style="width:196px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">T4661</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:169px;">Triton X-100</td>
			<td style="width:196px;">Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td style="width:123px;">X-100</td>
			<td style="width:180px;">Suppresses evaporation of sample at air-water interface</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dna nanotubes as a versatile tool to study semiflexible polymers

Mekanik özellikleri maddenin karmaşık, polimer esaslı yumuşak hücreleri veya biyopolimer ağlar, gibi ben de klasik çerçevede esnek polimerlerin ne de katı çubuklar anlaşılabilir. Temel filamentler hangi sebat uzunluğu (lp) sayısal, onların sigara ufuk omurga sertlik nedeniyle, uzanmış kalır ama onlar da güçlü termal dalgalanmalara tabidir. Onların sonlu bükme sertlik büyük kafes boyutları sağlarken, düşük hacimli kesirler istikrarlı iskele oluşumunu sağlayan toplu ağlarını, benzersiz, önemsiz olmayan toplu mekaniği yol açar. Bu temel prensip yüksek moleküler içeriği ve böylece diffusive kolaylaştırmak veya aktif taşıma en aza indirme (Örneğin, hücreleri veya doku), doğada yaygındır. Onların biyolojik etkileri ve Biyouyumlu hydrogels potansiyel teknolojik uygulamalar nedeniyle, semiflexible polimerler tabi önemli çalışma olmuştur. Ancak, ondan beri onlar gibi serbestçe ayarlanabilir değildir aktin filamentleri doğal polimerler dayanıyordu anlaşılır araştırmalar zorlu kaldı. Bu sınırlamalar rağmen ve sentetik, mekanik olarak ayarlanabilir ve semiflexible polimerler eksikliği nedeniyle aktin filamentleri ortak modeli sistem olarak kurulmuştur. Merkezi miktar lp serbestçe makroskopik toplu yapıları üzerindeki etkisini incelemek için ayarlı değil bir büyük kısıtlamadır. Bu sınırlama ile kontrollü filaman sertlik İLETİMLERİNİZE etkinleştirme yapısal olarak programlanabilir DNA nanotüpler istihdam ederek giderilmiştir. Onlar nerede kısmen tamamlayıcı iplikçikleri ayrı bir dizi melezlemek ayrı bir çevresi ile bir yüzük yapıda kiremit tabanlı tasarımlar meydana gelir. Bu halkalar yapışkan biter, etkili polimerizasyon filamentler içine birkaç mikron uzunluğunda, etkinleştirme özelliği ve benzer polimerizasyon Kinetik doğal biyopolimer görüntüler. Onların programlanabilir mekaniği nedeniyle bu tüpler lp tek molekül yanı sıra toplu ölçek etkisini incelemek için çok yönlü, yeni araçlardır. Aktin filamentleri, aksine onlar olmadan önemli dejenerasyon, hafta boyunca istikrarlı kalır ve kullandıklarında daha nispeten kolaydır.

DNA nanotüpler (Şekil 2) bir sıcaklık rampa üzerinden Meclisi bu yapay semiflexible polimerler oluşturmak için çok güvenilir bir yöntemdir. Bu polimerler gibi aktin filamentleri, doğal olarak meydana gelen karşılıkları için benzer özelliklere sahip ama mekanik özelliklerini controllably olabilir bu yana çok daha geniş bir deneysel çerçeve9,27 değişmiş sağlamak . Biyopolimer g...

Watch this Scientific Journal Video about DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers at JoVE.com

DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers

Semiflexible polimerler canlı sistemler tarafından yaygın olarak uygulanan benzersiz mekanik özellikler görüntüler. Ancak, polimer sertlik gibi özellikleri erişilemez olduğundan biyopolimer sistematik çalışmalar sınırlıdır. Bu müsvedde filaman sertlik etkisi üzerinde deneysel çalışmalar etkinleştirme programlanabilir DNA nanotüpler tarafından bu sınırlama nasıl hile açıklar.

DNA nanotüpler Semiflexible polimerler eğitim için çok yönlü bir araç olarak

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Shape Memory Polymers for Active Cell Culture

Aktif Hücre Kültürü Şekil Bellek Polimerler

Shape memory polymers (SMPs) are a class of "smart" materials that have the ability to change from a fixed, temporary shape to a pre-determined permanent ...

The Three-Dimensional Human Skin Reconstruct Model: a Tool to Study Normal  Skin and Melanoma Progression

Üç Boyutlu İnsan Cilt Model Yeniden İnşa: Aracı Normal Cilt ve Melanom İlerleme Eğitim

Most in vitro studies in experimental skin biology have been done in 2-dimensional (2D) monocultures, while accumulating evidence suggests that cells ...

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Devirli Basınç Biyoreaktör Tasarım Ex vivo</emAort Kalp Vanalar> Eğitim

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Skin Tattooing As A Novel Approach For DNA Vaccine Delivery

Cilt DNA Aşı Teslim İçin Yeni Bir Yaklaşım olarak Dövme

Nucleic acid-based vaccination is a topic of growing interest, especially plasmid DNA (pDNA) encoding immunologically important antigens. After the ...

A Versatile Automated Platform for Micro-scale Cell Stimulation Experiments

Mikro ölçekli Hücre Stimülasyon deneyler için Çok Yönlü Otomatik Platformu

Study of cells in culture (in vitro analysis) has provided important insight into complex biological systems. Conventional methods and equipment for in ...

A Microfluidic Chip for the Versatile Chemical Analysis of Single Cells

Tek Hücrelerinin yönlü Kimyasal Analiz için mikroakışkan Chip

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this ...

Fluorescence-quenching of a Liposomal-encapsulated Near-infrared Fluorophore as a Tool for In Vivo Optical Imaging

Fluorescence-quenching of a Liposomal-encapsulated Near-infrared Fluorophore as a Tool for In Vivo Optical Imaging

Aracı Olarak bir lipozomal-kapsüllü Yakın-Kızılötesi floroforun Floresan-söndürme<em&gt; İn Vivo</em&gt; Optik Görüntüleme

Optical imaging offers a wide range of diagnostic modalities and has attracted a lot of interest as a tool for biomedical imaging. Despite the enormous ...

The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications

Tedavi Uygulamaları için bir alet olarak RGD-fonksiyonelleştirilmiş Hidrojeller Sentezi

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and ...

Engineering Molecular Recognition with Bio-mimetic Polymers on Single Walled Carbon Nanotubes

Tek Karbon Nanotüp Bio-mimetik Polimerler ile Mühendislik Moleküler Tanıma

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

A Versatile Method of Patterning Proteins and Cells

Desenlendirme Proteinlerin ve Hücreleri Çok Yönlü Yöntemi

Substrate and cell patterning techniques are widely used in cell biology to study cell-to-cell and cell-to-substrate interactions. Conventional patterning ...