Name: dna-magnetic particle binding analysis by dynamic and electrophoretic light scattering
Uploaded: 2017-11-09T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering at JoVE.com

Финансовой поддержке CEITEC 2020 (LQ1601) и чешский научного фонда (проект GA CR 17-12816S) сильно признал.

1. магнитные наночастицы синтез <ol><li>, синтез магнитные наночастицы стабилизировалось с цитрат (MNPs) <ol><li>добавить 20 ммоль FeCl 3 &#8729; 6 H 2 O (5.406 g) и 10 ммоль FeCl 2 &#8729; 4 H 2 O (1.988 g) в 20 мл венозная двойной дистиллированную воду (ddd). Перемешать, получено решение энерги?...

<ol>
	<li>Kulinski, M. D., 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=Sample+preparation+module+for+bacterial+lysis+and+isolation+of+DNA+from+human+urine.">Sample preparation module for bacterial lysis and isolation of DNA from human urine.</a> Biomed Microdevices. 11 (3), 671-678 (2009).</li><li>Loonen, A. J. M., 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=Comparison+of+Pathogen+DNA+Isolation+Methods+from+Large+Volumes+of+Whole+Blood+to+Improve+Molecular+Diagnosis+of+Bloodstream+Infections.">Comparison of Pathogen DNA Isolation Methods from Large Volumes of Whole Blood to Improve Molecular Diagnosis of Bloodstream Infections.</a> PloS One. 8 (8), (2013).</li><li>Mahmoudi, N., Slater, G. F., Fulthorpe, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+commercial+DNA+extraction+kits+for+isolation+and+purification+of+bacterial+and+eukaryotic+DNA+from+PAH-contaminated+soils.">Comparison of commercial DNA extraction kits for isolation and purification of bacterial and eukaryotic DNA from PAH-contaminated soils.</a> Can J Microbiol. 57 (8), 623-628 (2011).</li><li>Rachmayanti, Y., Leinemann, L., Gailing, O., Finkeldey, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+from+processed+and+unprocessed+wood:+Factors+influencing+the+isolation+success.">DNA from processed and unprocessed wood: Factors influencing the isolation success.</a> Forensic Sci Int Genet. 3 (3), 185-192 (2009).</li><li>Munir, M. T., Umar, S., Shahzad, K. A., Shah, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+of+Magnetic+Nanoparticles+for+Hepatitis+B+Virus+Detection.">Potential of Magnetic Nanoparticles for Hepatitis B Virus Detection.</a> J Nanosci Nanotechnol. 16 (12), 12112-12123 (2016).</li><li>Ulbrich, K., 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=Targeted+drug+delivery+with+polymers+and+magnetic+nanoparticles:+covalent+and+noncovalent+approaches,+release+control,+and+clinical+studies.">Targeted drug delivery with polymers and magnetic nanoparticles: covalent and noncovalent approaches, release control, and clinical studies.</a> Chem Rev. 116 (9), 5338-5431 (2016).</li><li>Pershina, A. G., Sazonov, A. E., Filimonov, V. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+nanoparticles-DNA+interactions:+design+and+applications+of+nanobiohybrid+systems.">Magnetic nanoparticles-DNA interactions: design and applications of nanobiohybrid systems.</a> Rus Chem Rev. 83 (4), 299 (2014).</li><li>Xu, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+nanoparticles+characterization:+Sizing+and+zeta+potential+measurement.">Progress in nanoparticles characterization: Sizing and zeta potential measurement.</a> Particuol. 6 (2), 112-115 (2008).</li><li>Krickl, S., Touraud, D., Kunz, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+ethanolamine+stabilized+natural+rubber+latex+from+Taraxacum+kok-saghyz+and+from+Hevea+brasiliensis+using+zeta-potential+and+dynamic+light+scattering+measurements.">Investigation of ethanolamine stabilized natural rubber latex from Taraxacum kok-saghyz and from Hevea brasiliensis using zeta-potential and dynamic light scattering measurements.</a> Ind Crops Prod. 103, 169-174 (2017).</li><li>Haddad, Y., 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=The+Isolation+of+DNA+by+Polycharged+Magnetic+Particles:+An+Analysis+of+the+Interaction+by+Zeta+Potential+and+Particle+Size.">The Isolation of DNA by Polycharged Magnetic Particles: An Analysis of the Interaction by Zeta Potential and Particle Size.</a> Int J Mol Sci. 17 (4), (2016).</li><li>Tenorio-Neto, E. T., 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=Submicron+magnetic+core+conducting+polypyrrole+polymer+shell:+Preparation+and+characterization.">Submicron magnetic core conducting polypyrrole polymer shell: Preparation and characterization.</a> Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 61, 688-694 (2016).</li><li>Baharvand, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+ferromagnetic+iron+oxide+particles+by+polyester+resin.">Encapsulation of ferromagnetic iron oxide particles by polyester resin.</a> e-Polym. 8 (1), 1-9 (2008).</li><li>Ghorbani, Z., Baharvand, H., Nezhati, M. N., Panahi, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+polymer+particles+modified+with+beta-cyclodextrin.">Magnetic polymer particles modified with beta-cyclodextrin.</a> J Polym Res. 20 (7), (2013).</li><li>Heger, Z., 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=Paramagnetic+Nanoparticles+as+a+Platform+for+FRET-Based+Sarcosine+Picomolar+Detection.">Paramagnetic Nanoparticles as a Platform for FRET-Based Sarcosine Picomolar Detection.</a> Sci Rep. 5, (2015).</li><li>Navarro, E., Serrano-Heras, G., Casta&#241;o, M. J., Solera, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+PCR+detection+chemistry.">Real-time PCR detection chemistry.</a> Clin Chim Acta. 439, 231-250 (2015).</li></ol>

В этом протоколе теоретические принципы, которые объясняют ДНК привязки магнитные частицы через Зета потенциальных были под вопросом. Протокол описывает синтеза и модификации магнитные наночастицы и микрочастиц. Способ подготовки элемента управления и привязки решения ДНК также опи...

ДНК изоляция является одним из наиболее важных шагов в области молекулярной биологии. Развитие методов извлечения нуклеиновой кислоты имеет большое влияние на новых полях геномики, метагеномики, epigenetics и transcriptomics. Существует широкий спектр биотехнологии для изоляции ДНК, включая медицинские (инструменты судебно-/ диагностические и прогностические biomarkers) и прикладных экологических исследований (метагеномных биоразнообразия, распространением возбудителя и наблюдения). Там было растущий спрос для очистки и изоляции ДНК из различных материалов и в различных масштабах, таких как крови, мочи, почвы, дерево и другие виды выборок. 1 , 2 , 3 , 4
Нано - и микро размера частицы подходят для изоляции ДНК из-за их высокой поверхности и особенно, когда они могут быть поставлены на прикол в с помощью магнитного поля. Физико-химических свойств частиц, таких как размер или заряд, может значительно влияние их способность связывания биомолекул целевой. 5 для дальнейшего расширения связывания биомолекул и стабилизации частиц, различные химические модификации (поверхность покрытия) может быть использован. Много различных стратегий для привязки классифицируются согласно ковалентных и non ковалентные взаимодействий. 6 размер частиц непосредственно влияет на их свойства намагниченности, а состав частиц может быть адаптирована путем включения металла, сплава или других материалов, которые могут влиять на его плотность, пористость и поверхности. 7 Существует нет надежного способа измерения поверхностного заряда мелких частиц. Вместо этого электрический потенциал на плоскости скольжения (на некотором расстоянии от поверхности наночастиц) может быть измерена. 8 это значение называется Зета потенциал и это мощный инструмент, который обычно используется для оценки нано - и тонкодисперсный стабильности через DLS. 9 поскольку ее значение зависит не только от рН и ионной силы дисперсионные окружающей среды, но и на характеристики поверхности частиц, он может также оказаться изменения в этой поверхности, вызванные взаимодействия между частицы и молекулы интерес. 10
С другой стороны структура ДНК в условия сушеный (форма A-ДНК) экспонатов уплотненного конформации, которые облегчают свое высыпание (агрегирование) по сравнению с обычно происходит формы B-ДНК. Электростатические (ионные и H-Бонд) основных сил, контролируя связывания ДНК с другими материалами благодаря их труднодоступных доступной фосфат и азота базы (особенно гуанином). 7 , 10
В этой работе, анализируются три представителя химической модификации магнитные наночастицы и микрочастиц (рис. 1A). Описан метод синтеза и химическая модификация наночастиц и микрочастиц. Решение, что придает теоретические принципы ДНК осадков (рН, ионной силы и обезвоживания), используется для оценки ДНК привязки и элюции. Количественная ПЦР используется для оценки эффективности элюции ДНК от представителя наночастиц и микрочастиц (Рисунок 1B). Размер частиц, индекс полиизопрена и Зета потенциальных являются важными параметрами, которые используются для визуализации физико-химические изменения, которые происходят на поверхности частиц (рис. 1 c). Важно подчеркнуть на химических характеристик поверхности магнитных частиц. Хотя этот шаг выходит за рамки настоящего Протокола, могут применяться несколько современных методов для изучения эффективности химической модификации. 11 , 12 , 13 , 14 инфракрасной спектроскопии преобразование Фурье (FTIR) может использоваться для оценки инфракрасный спектр частиц поверхности и сравнить его с спектр бесплатно химические модификаторы. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) является другой метод, который может использоваться для определения элементного состава материала поверхности. Другие электрохимические, микроскопические и спектроскопические методы может использоваться для пролить свет на качество частиц синтеза. Эта работа освещает новые перспективы для анализа ДНК магнитные взаимодействия частиц через DLS.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Iron(III) chloride hexahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>207926</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron(II) chloride tetrahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>380024</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron(II) sulfate heptahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F8263</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Penta</td>
			<td>10060-11000</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium citrate dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>W302600</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetraethyl orthosilicate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>131903</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(3-Aminopropyl)triethoxysilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>440140</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylenimine, branched, average Mw ~25,000</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>408727</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium hydroxide solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>221228-M&#160;</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Penta</td>
			<td>71250-11000</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium nitrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P6083</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1.05012</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ow-molecular-weight cut-off membrane (Mw=1 kDa)</td>
			<td>Spectrum labs</td>
			<td>G235063</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Overhead Stirrer</td>
			<td>witeg Labortechnik GmbH</td>
			<td>DH.WOS01035</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waterbath</td>
			<td>Memmert GmbH + Co.</td>
			<td>84198998</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>Bandelin</td>
			<td>795</td>
			<td>Magnetic particle synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BRAND UV cuvette micro</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>BR759200-100EA</td>
			<td>Cuvette for size measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BRAND cap for UV-cuvette micro</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>BR759240-100EA</td>
			<td>Cuvette caps for size measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Folded Capillary Zeta Cell</td>
			<td>Malvern</td>
			<td>DTS1070</td>
			<td>Cuvette for zeta potential measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zetasizer Nano ZS</td>
			<td>Malvern</td>
			<td>ZEN3600</td>
			<td>Device for measurement of size and zeta potential</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infinite 200 PRO 
			NanoQuant instrument</td>
			<td>Tecan</td>
			<td>396 227 V1.0, 04-2010</td>
			<td>device for measurement of DNA concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYBR Green Quantitative RT-PCR Kit</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>QR0100</td>
			<td>PCR kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mastercycler pro S instrument</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>6325 000.013</td>
			<td>Thermocycler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MinElute kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>28004</td>
			<td>DNA purification kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7670</td>
			<td>DNA binding</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dna-magnetic particle binding analysis by dynamic and electrophoretic light scattering

Изоляции ДНК, используя магнитные частицы — это поле большое значение в области биотехнологии и молекулярной биологии исследований. Этот протокол описывает оценки ДНК магнитные частицы, привязка через Динамическое рассеяние света (DLS) и электрофоретической рассеяния света (ПУЖ). Анализ DLS предоставляет ценную информацию о физико-химических свойств частиц, включая размер частиц, полиизопрена и Зета потенциал. Последний описывает поверхности заряд частицы, которая играет важную роль в электростатических привязки материалов, таких как ДНК. Здесь сравнительный анализ эксплуатирует три химической модификации наночастиц и микрочастиц и их влияния на привязки ДНК и элюции. Химические изменения, разветвленных polyethylenimine, исследованы тетраэтилсвинца (3-аминопропил) и orthosilicate triethoxysilane. Поскольку ДНК экспонатов отрицательный заряд, ожидается, что потенциал Зета поверхности частиц будет уменьшаться после связывания ДНК. Формирование кластеров следует также влияет на размер частиц. Для того, чтобы исследовать эффективность этих частиц в изоляции и элюции ДНК, частицы смешиваются с ДНК в низкий рН (~ 6), высокой ионной силы и обезвоживание среды. Частицы помыты на магнит и затем ДНК является этого eluted путем буфера Tris-HCl (рН = 8). Номер копии ДНК оценивается с помощью количественных полимеразной цепной реакции (ПЦР). Зета потенциал, размер частиц, полиизопрена и количественного PCR данные оцениваются и сопоставляются. DLS — глубокий и поддерживая метод анализа, который добавляет новую перспективу в процесс скрининга частиц для изоляции ДНК.

Используя протокол, описанные здесь для химического синтеза и модификации магнитных частиц, шесть магнитные частицы были синтезированы и проанализированы для связывания ДНК. Краткий отчет о анализа показано в таблице 1. Сравнивая размер частиц в воде и в рас?...

Watch this Scientific Journal Video about DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering at JoVE.com

DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering

Этот протокол описывает синтез магнитных частиц и оценки их ДНК связывающих свойств через динамический и электрофоретической рассеяния света. Этот метод сосредоточена на мониторинге изменений в размер частиц, их полиизопрена и крупных Зета потенциал поверхности частиц, которые играют роль в привязке материалов, таких как ДНК.

ДНК-магнитопорошковый обязательного анализа динамических и электрофоретической рассеяние света

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Determining the Ice-binding Planes of Antifreeze Proteins by Fluorescence-based Ice Plane Affinity

Определение ледовязающих плоскостей антифризовых белков с помощью флуоресценции на основе аффинити ледовой плоскости

Antifreeze proteins (AFPs) are expressed in a variety of cold-hardy organisms to prevent or slow internal ice growth. AFPs bind to specific planes of ice ...

Quantitative and Qualitative Examination of Particle-particle Interactions Using Colloidal Probe Nanoscopy

Количественный и качественный анализ взаимодействий между частицами Использование коллоидных Probe Наноскопия

Colloidal Probe Nanoscopy (CPN), the study of the nano-scale interactive forces between a specifically prepared colloidal probe and any chosen substrate ...

Light-driven Enzymatic Decarboxylation

Легкий управляемый Ферментативный Декарбоксилирование

Oxidoreductases belong to the most-applied industrial enzymes. Nevertheless, they need external electrons whose supply is often costly and challenging. ...

Dissolution Dynamic Nuclear Polarization Instrumentation for Real-time Enzymatic Reaction Rate Measurements by NMR

Растворение динамическая поляризация ядер Инструментарий в реальном времени ферментативной реакции Стоимость Измерения с помощью ЯМР

The main limitation of NMR-based investigations is low sensitivity. This prompts for long acquisition times, thus preventing real-time NMR measurements of ...

Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes with Thermo-reversible Block Copolymers and Characterization by Small-angle Neutron Scattering

Функционализация одностенных углеродных нанотрубок с Thermo-обратимых блоксополимеров и характеристика малоуглового рассеяния нейтронов

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous ...

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

Измерение Распределение частиц по размерам в мутных растворах с помощью динамического рассеяния света микроскопии

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

Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering

Наблюдение и анализ мигает поверхности расширение комбинационного рассеяния

From a single molecule at a silver nanoaggregate junction, blinking surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed. Here, a protocol is presented on ...

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

Microfluidic Chips for In Situ Crystal X-ray Diffraction and In Situ Dynamic Light Scattering for Serial Crystallography

Microfluidic чипы для In Situ кристалл рентгеновской дифракции и на месте Динамическое рассеяние света для последовательного кристаллографии

This protocol describes fabricating microfluidic devices with low X-ray background optimized for goniometer based fixed target serial crystallography. The ...

Elemental-sensitive Detection of the Chemistry in Batteries through Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Resonant Inelastic X-ray Scattering

Элементаль чувствительных обнаружение химии в батареи через мягкие рентгеновской спектроскопии поглощения и резонансных неупругого рентгеновского рассеяния

Energy storage has become more and more a limiting factor of today's sustainable energy applications, including electric vehicles and green electric grid ...

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

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

Формирование люминофора в различные конформации альбумина Bovine сыворотки путем связывания 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 ...