Name: high resolution physical characterization of single metallic nanoparticles
Uploaded: 2019-06-28T11:00:00
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우리는 박사 후 펠로우십 (J.E.)에 대한 유럽 분자 생물학 기구의 재정 적 지원과 NIH NHGRI (J.J.K.)의 보조금에 감사드립니다. 우리는 교수 진규 주와 세르게이 칼라치코프 (컬럼비아 대학) heptameric αHL을 제공하고, 교수 조셉 레이너 (버지니아 커먼 웰스 대학)와 영감을 토론에 대한 도움을 주셔서 감사합니다.

참고: 아래 프로토콜은 전자 생명 과학 (EBS) 나노 패치 DC 시스템에 특정합니다. 그러나, 평면 지질 이중층 멤브레인(표준 지질 이중층 막 챔버, U-튜브 기하학, 당겨진 미세 모세소 등)을 통해 전류를 측정하는 데 사용되는 다른 전기생리학 장치에 쉽게 적응할 수 있다. 상업적 물질및 그 출처의 식별은 실험 결과를 설명하기 위해 주어진다. 이 식별은 국립 표준 기술 연구소의 권...

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	<li>Ettedgui, J., Kasianowicz, J. J., Balijepalli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+molecule+discrimination+of+heteropolytungstates+and+their+Isomers+in+solution+with+a+nanometer-scale+pore.">Single molecule discrimination of heteropolytungstates and their Isomers in solution with a nanometer-scale pore.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (23), 7228-7231 (2016).</li><li>Bezrukov, S., Kasianowicz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+noise+reveals+protonation+kinetics+and+number+of+ionizable+sites+in+an+open+protein+ion+channel.">Current noise reveals protonation kinetics and number of ionizable sites in an open protein ion channel.</a> Physical Review Letters. 70 (15), 2352-2355 (1993).</li><li>Kasianowicz, J. J., Bezrukov, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protonation+dynamics+of+the+alpha-toxin+ion+channel+from+spectral+analysis+of+pH-dependent+current+fluctuations.">Protonation dynamics of the alpha-toxin ion channel from spectral analysis of pH-dependent current fluctuations.</a> Biophysj. 69 (1), 94-105 (1995).</li><li>Please, T. R., Ayub, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-State+Nanopore.">Solid-State Nanopore.</a> Engineered Nanopores for Bioanalytical Applications. , 121-140 (2013).</li><li>Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-state+nanopores.">Solid-state nanopores.</a> Nature Nanotechnology. 2 (4), 209-215 (2007).</li><li>Kasianowicz, J. J., Brandin, E., Branton, D., Deamer, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+individual+polynucleotide+molecules+using+a+membrane+channel.">Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (24), 13770-13773 (1996).</li><li>Akeson, 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=Microsecond+time-scale+discrimination+among+polycytidylic+acid,+polyadenylic+acid,+and+polyuridylic+acid+as+homopolymers+or+as+segments+within+single+RNA+molecules.">Microsecond time-scale discrimination among polycytidylic acid, polyadenylic acid, and polyuridylic acid as homopolymers or as segments within single RNA molecules.</a> Biophysical Journal. 77 (6), 3227-3233 (1999).</li><li>Singer, A., Meller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore-based+Sensing+of+Individual+Nucleic+Acid+Complexes.">Nanopore-based Sensing of Individual Nucleic Acid Complexes.</a> Israel Journal of Chemistry. 49 (3-4), 323-331 (2010).</li><li>Jin, Q., Fleming, A. M., Burrows, C. J., White, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unzipping+kinetics+of+duplex+DNA+containing+oxidized+lesions+in+an+&#945;-hemolysin+nanopore.">Unzipping kinetics of duplex DNA containing oxidized lesions in an &#945;-hemolysin nanopore.</a> Journal of the American Chemical Society. 134 (26), 11006-11011 (2012).</li><li>Halverson, K. 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=Anthrax+biosensor,+protective+antigen+ion+channel+asymmetric+blockade.">Anthrax biosensor, protective antigen ion channel asymmetric blockade.</a> Journal of Biological Chemistry. 280 (40), 34056-34062 (2005).</li><li>Oukhaled, G., 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=Unfolding+of+proteins+and+long+transient+conformations+detected+by+single+nanopore+recording.">Unfolding of proteins and long transient conformations detected by single nanopore recording.</a> Physical Review Letters. 98 (15), 158101 (2007).</li><li>Reiner, J. E., Kasianowicz, J. J., Nablo, B. J., Robertson, J. W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+for+polymer+analysis+using+nanopore-based+single-molecule+mass+spectrometry.">Theory for polymer analysis using nanopore-based single-molecule mass spectrometry.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (27), 12080-12085 (2010).</li><li>Robertson, J. W. F., 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=Single-molecule+mass+spectrometry+in+solution+using+a+solitary+nanopore.">Single-molecule mass spectrometry in solution using a solitary nanopore.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (20), 8207-8211 (2007).</li><li>Baaken, G., Ankri, N., Schuler, A. -. K., R&#252;he, J., Behrends, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore-based+single-molecule+mass+spectrometry+on+a+lipid+membrane+microarray.">Nanopore-based single-molecule mass spectrometry on a lipid membrane microarray.</a> ACS Nano. 5 (10), 8080-8088 (2011).</li><li>Angevine, C. E., Chavis, A. E., Kothalawala, N., Dass, A., Reiner, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+single+molecule+mass+spectrometry+via+charged+metallic+clusters.">Enhanced single molecule mass spectrometry via charged metallic clusters.</a> Analytical Chemistry. 86 (22), 11077-11085 (2014).</li><li>Astier, Y., Uzun, O., Stellacci, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+study+of+single+gold+nanoparticle/alpha-Hemolysin+complex+formation:+a+nanotool+to+slow+down+ssDNA+through+the+alpha-Hemolysin+nanopore.">Electrophysiological study of single gold nanoparticle/alpha-Hemolysin complex formation: a nanotool to slow down ssDNA through the alpha-Hemolysin nanopore.</a> Small. 5 (11), 1273-1278 (2009).</li><li>Chavis, A. E., Brady, K. T., Kothalawala, N., Reiner, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voltage+and+blockade+state+optimization+of+cluster-enhanced+nanopore+spectrometry.">Voltage and blockade state optimization of cluster-enhanced nanopore spectrometry.</a> Analyst. 140 (22), 7718-7725 (2015).</li><li>Campos, E., 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=Sensing+single+mixed-monolayer+protected+gold+nanoparticles+by+the+&#945;-hemolysin+nanopore.">Sensing single mixed-monolayer protected gold nanoparticles by the &#945;-hemolysin nanopore.</a> Analytical Chemistry. 85 (21), 10149-10158 (2013).</li><li>Campos, E., 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+role+of+Lys147+in+the+interaction+between+MPSA-gold+nanoparticles+and+the+&#945;-hemolysin+nanopore.">The role of Lys147 in the interaction between MPSA-gold nanoparticles and the &#945;-hemolysin nanopore.</a> Langmuir. 28 (44), 15643-15650 (2012).</li><li>Baaken, G., 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=High-Resolution+Size-Discrimination+of+Single+Nonionic+Synthetic+Polymers+with+a+Highly+Charged+Biological+Nanopore.">High-Resolution Size-Discrimination of Single Nonionic Synthetic Polymers with a Highly Charged Biological Nanopore.</a> ACS Nano. 9 (6), 6443-6449 (2015).</li><li>Berzelius, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beitrag+zur+n&#228;heren+Kenntniss+des+Molybd&#228;ns.">Beitrag zur n&#228;heren Kenntniss des Molybd&#228;ns.</a> Annalen Der Physik. 82 (1), 369-392 (1826).</li><li>Long, D. -. L., Burkholder, E., Cronin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyoxometalate+clusters,+nanostructures+and+materials:+from+self+assembly+to+designer+materials+and+devices.">Polyoxometalate clusters, nanostructures and materials: from self assembly to designer materials and devices.</a> Chemical Society Reviews. 36 (1), 105-121 (2007).</li><li>Muller, A., 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=Polyoxovanadates:+High-nuclearity+spin+clusters+with+interesting+host-guest+systems+and+different+electron+populations.+Synthesis,+spin+organization,+magnetochemistry,+and+spectroscopic+studies.">Polyoxovanadates: High-nuclearity spin clusters with interesting host-guest systems and different electron populations. Synthesis, spin organization, magnetochemistry, and spectroscopic studies.</a> Inorganic Chemistry. 36 (23), 5239-5250 (1997).</li><li>Rausch, B., Symes, M. D., Chisholm, G., Cronin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoupled+catalytic+hydrogen+evolution+from+a+molecular+metal+oxide+redox+mediator+in+water+splitting.">Decoupled catalytic hydrogen evolution from a molecular metal oxide redox mediator in water splitting.</a> Science. 345 (6202), 1326-1330 (2014).</li><li>Dolbecq, A., Dumas, E., Mayer, C. R., Mialane, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+organic-inorganic+polyoxometalate+compounds:+from+structural+diversity+to+applications.">Hybrid organic-inorganic polyoxometalate compounds: from structural diversity to applications.</a> Chemical Reviews. 110 (10), 6009-6048 (2010).</li><li>Busche, C., 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=Design+and+fabrication+of+memory+devices+based+on+nanoscale+polyoxometalate+clusters.">Design and fabrication of memory devices based on nanoscale polyoxometalate clusters.</a> Nature. 515 (7528), 545-549 (2014).</li><li>Pope, M., M&#252;ller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Polyoxometalates: From Platonic Solids to Anti-Retroviral Activity. 10, (2012).</li><li>Rhule, J. T., Hill, C. L., Judd, D. A., Schinazi, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyoxometalates+in+medicine.">Polyoxometalates in medicine.</a> Chemical Reviews. 98 (1), 327-358 (1998).</li><li>Gao, N., 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=Transition-metal-substituted+polyoxometalate+derivatives+as+functional+anti-amyloid+agents+for+Alzheimer's+disease.">Transition-metal-substituted polyoxometalate derivatives as functional anti-amyloid agents for Alzheimer's disease.</a> Nature Communications. 5, 3422 (2014).</li><li>Pope, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Heteropoly and Isopoly Oxometalates. 8, (1983).</li><li>Braha, O., 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=Designed+protein+pores+as+components+for+biosensors.">Designed protein pores as components for biosensors.</a> Chemistry &amp; Biology. 4 (7), 497-505 (1997).</li><li>Forstater, J. H., 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=MOSAIC:+A+modular+single-molecule+analysis+interface+for+decoding+multistate+nanopore+data.">MOSAIC: A modular single-molecule analysis interface for decoding multistate nanopore data.</a> Analytical Chemistry. 88 (23), 11900-11907 (2016).</li><li>Balijepalli, A., 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=Quantifying+Short-Lived+Events+in+Multistate+Ionic+Current+Measurements.">Quantifying Short-Lived Events in Multistate Ionic Current Measurements.</a> ACS Nano. 8, 1547-1553 (2014).</li><li>Misakian, M. M., Kasianowicz, J. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrostatic+influence+on+ion+transport+through+the+alphaHL+channel.">Electrostatic influence on ion transport through the alphaHL channel.</a> Journal of Membrane Biology. 195 (3), 137-146 (2003).</li><li>Piguet, F., 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=Identification+of+single+amino+acid+differences+in+uniformly+charged+homopolymeric+peptides+with+aerolysin+nanopore.">Identification of single amino acid differences in uniformly charged homopolymeric peptides with aerolysin nanopore.</a> Nature Communication. 9 (966), (2018).</li></ol>

음이온 전하로 인해 POM은 정전기 상호 작용을 통해 유기 카운터 양이온과 관련이 있습니다. 따라서 POM을 사용하여 복잡한 형성을 피하기 위해 적절한 용액 조건과 올바른 전해질 환경(특히 용액의 양이온)을 식별하는 것이 중요합니다. 버퍼 선택에서 특별한 주의가 필요합니다. 예를 들어, 트리스(hydroxymethyl)아미노메탄 및 구연산 완충액을 함유한 POM의 포획률은 인산 완충액의 경우보다 현저히 낮...

단일 분자 수준에서 생체 분자 분석을 검출하는 것은 나노 기공을 사용하고 이온 전류 변조를 측정하여 수행 할 수 있습니다. 전형적으로, 나노 기공은 그들의 제조에 따라 2개의 종류로 나뉩니다:생물학 (단백질 또는 DNA 종이접기에서 각자 조립된) 1,2,3,또는 고체 상태 (예를들어,제조된 반도체 처리도구) 4,5. 고체 나노 기공은 잠재적으로 물리적으로 더 견고하고 다양한 솔루션 조건에서 사용될 수 있지만, 지금까지 단백질 나노 기공은 더 큰 감도, 더 큰 대역폭, 더 나은 화학 물질을 제공합니다. 선택성, 그리고 더 큰 신호 대 잡음 비.
황색포도상구균α-헤몰리신(αHL)에 의해 형성된 것과 같은 다양한 단백질 이온 채널은 이온(예를들어,H+및 D+)을 포함한단일 분자를 검출하는데 사용될 수 있으며,2,3,폴리뉴클레오티드(DNA) 및 RNA)6,7,8,손상된 DNA9,폴리펩타이드10,단백질 (접혀 전개)11,폴리머 (폴리에틸렌 글리콜 등)12,13 , 14,금 나노 입자15,16,17,18,19,및 기타 합성 분자20.
우리는 최근에 αHL 나노 기공또한 쉽게 검출하고 단일 분자 수준에서 금속 클러스터, 폴리 옥소 금속 (POMs)을 특성화 할 수 있음을 입증했다. POMs는 182621에서발견된 이산 나노 스케일 이온 금속 산소 클러스터이며, 그 이후로 더 많은 유형이 합성되었습니다. 현재 이용 가능한 폴리옥소금속의 다양한 크기, 구조 및 원소 조성물은 화학22,23,촉매24,재료 과학 25를 포함한 다양한 특성 및 응용 분야로 이어졌습니다. ,26, 및 생물 의학 연구27,28,29.
POM 합성은 일반적으로 단모금속 염의 증식iometric에 필요한 양을 혼합하여 물에서 수행되는 자가 조립 공정이다. 일단 형성되면, POM은 크기와 모양의 큰 다양성을 전시한다. 예를 들어, 케긴 폴리아니온 구조, XM12O40q-는 4개의 산소로 둘러싸인 하나의 이종(X)으로 구성되어 사각체를 형성한다(q는 전하). 이종은 12 개의 팔수hedral MO6 단위 (M = 높은 산화 상태에서 전이 금속)에 의해 형성 된 케이지 내에 중앙에 위치하며, 이는 인접한 공유 산소 원자에 의해 서로 연결되어 있습니다. 텅스텐 폴리 옥소 금속 구조는 산성 조건에서 안정되어 있지만, 수산화 이온은 금속 산소 (M-O) 결합(30)의가수 분해 절단으로 이어진다. 이 복잡한 과정은 하나 이상의 MO6 옥타트드럴 하위 단위의 손실을 초래하여, 모노 빈 및 삼각 종의 형성으로 이어지고 결국 POMs의 완전한 분해로 이어집니다. 여기서 논의하는 것은 pH 5.5 및 7.5에서 12-포스포텅스틱산의 부분 분해 산물로 제한될 것이다.
이 프로토콜의 목표는 생물학적 나노기공 기반 전자 플랫폼을 사용하여 단일 분자 한계에서 이산 금속 산소 클러스터를 검출하는 것입니다. 이 방법을 사용하면 용액에서 금속 클러스터를 감지할 수 있습니다. 용액내의 다종은 종래의 분석방법(33)보다 더 높은 감도로 구별될 수 있다. 그것으로, POM 구조에 있는 미묘한 다름은 해명될 수 있고, NMR 분광학을 위해 요구된 그들 보다는 현저하게 더 낮은 농도에서. 중요한 것은, 이 접근법은 Na8HPW9O341의이소성 형태의 차별을 허용한다.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Nanopatch DC System</td>
			<td>Electronic Biosciences, Inc., EBS</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millipore LC-PAK</td>
			<td>Millipore vacuum filter</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-Diphytanoyl-sn- Glycero-3-Phosphocholine (DPhPC)</td>
			<td>Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL</td>
			<td>850356P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Decane, ReagentPlus, &#8805;99%,</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#945;HL</td>
			<td>List Biological Laboratories, Campbell, CA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag wire</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 mm Ag/AgCl disk electrode</td>
			<td>In Vivo Metric</td>
			<td>E202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-impedance amplifier system</td>
			<td>Electronic Biosciences, San Diego, CA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>quartz capillaries</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>custom polycarbonate test cell</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data Processing and Analysis MOSAIC</td>
			<td>https://pages.nist.gov/mosaic/</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphotungstic acid hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>455970</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S3014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium phosphate monobasic monohydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71507</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high resolution physical characterization of single metallic nanoparticles

개별 분자는 단일 나노미터 규모의 기공을 통해 흐르는 이온 전류를 감소시키는 정도를 측정하여 검출및 특징화될 수 있다. 신호는 분자의 물리 화학적 특성과 기공과의 상호 작용의 특징입니다. 우리는 세균성 단백질 외독신 황색포도상 황색포도상 혈우병 알파 헤몰리신(αHL)에 의해 형성된 나노기공이 단일 분자 한계에서 폴리옥소금속류(POMs, 음이온 금속 산소 클러스터)를 검출할 수 있음을 입증한다. 또한, 용액내 12-인산화산 POM(PTA, H3 PW12O40)의다중 분해 제품을 동시에 측정한다. 나노 기공 방법의 단일 분자 감도는 POMs가 핵 자기 공명 (NMR) 분광학에 필요한 것보다 훨씬 낮은 농도로 특징 지어질 수 있게 합니다. 이 기술은 화학자가 polyoxometalates 또는 다른 금속 클러스터의 분자 특성을 연구하고 POM 합성 공정을 더 잘 이해하고 수율을 향상시키는 새로운 도구역할을 할 수 있습니다. 가설적으로, 주어진 원자의 위치, 또는 분자 내의 단편의 회전, 및 금속 산화 상태는 이 방법으로 조사될 수 있었다. 또한, 이 새로운 기술은 용액내의 분자의 실시간 모니터링을 허용하는 장점이 있다.

지난 2년 동안 멤브레인 결합 단백질 나노미터 규모의 기공은 다재다능한 단일 분자 센서로 입증되었습니다. 나노기공 기반 측정은 실행하기가 비교적 간단합니다.  전해질 용액으로 채워진 2개의 챔버는 전기적으로 절연된 지질 막에 내장된 나노기공에 의해 분리됩니다. 패치 클램프 증폭기 또는 외부 전원 공급 장치는 전해질 저장소에 침지된 Ag/AgCl 전극을 통해 ...

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High Resolution Physical Characterization of Single Metallic Nanoparticles

여기서, 우리는 생물학적 나노기공 기반 전자 플랫폼을 사용하여 단일 분자 한계에서 이산 금속 산소 클러스터, 폴리옥소메탈레이트(POMs)를 검출하는 프로토콜을 제시한다. 이 방법은 이러한 분자의 연구에 사용되는 전통적인 분석 화학 도구에 대한 보완적인 접근법을 제공합니다.

단일 금속 나노 입자의 고분해능 물리적 특성화

Individual molecules can be detected and characterized by measuring the degree by which they reduce the ionic current flowing through a single ...

이 나노 포자 기반 검출 방법은 개별 분자를 물리적으로 특성화하고 식별할 수있는 잠재력을 입증했습니다. 이 비디오의 목적인 메탈로 나노 입자로 작업하는 것은 측정의 정확성과 정밀도를 제한하는 것에 대한 우리의 이해에 도전적입니다. 이 기술의 주요 장점은이 장치는 우리가 나노 포어에서 더 빠른 결과와 더 많은 반응을 볼 수 있습니다 기존의 지질 이중 층 메모리 설정보다 더 큰 대역폭을 가지고 있다는 것입니다.이 기술은 1990년대 초에 단백질 나노포레에서 게이팅, 즉 다른 상태 들 사이를 전환하면 제어될 수 있고 분자가 모공 벽에 결합될 수 있다는 것을 보여주었기 때문에 가능해졌습니다. 이 기술은 최소한의 샘플을 사용하기 때문에 상용 DNA 염기서열 분석 응용 프로그램을 위해 개발되고 있습니다. 형광 라벨이 필요하지 않으며 기존 방법보다 읽기 길이가 훨씬 길어집니다.이 기술은 또한 젤 전기 전광및 크로마토그래피보다 더 큰 정확도와 속도로 크기에 따라 폴리머를 구별하기 위해 개발되었습니다. 먼저, 1-연체 나트륨 의 용액 500 밀리리터와 전해질로 초순수 수에서 10밀리알라 모노나트륨 인산염을 준비한다. 이 특정 설정으로 신선한 솔루션과 샘플을 사용하는 것이 가장 좋습니다.또한, 우리는 고품질의 탈이온수가 성공적으로 멤브레인을 형성하는 데 매우 중요하다는 것을 발견했습니다. 다음으로, lyophilized 야생 형 단백종 S.aureus 알파 헤몰리신 파우더의 1 밀리그램을 초순수 수의 1 밀리리터와 결합합니다. Staph aureus 알파 혈몰리신 독소 단백질로 작업하는 것은 위험할 수 있다는 것을 잊지 마십시오.이 절차를 수행할 때 MSDS의 예방 조치를 따르십시오. 다음으로, 유리 신발성 유리병에서 endecaine에 밀리리터 DPhyPC 당 5 밀리그램의 4 밀리리터를 준비합니다. 유리병을 폴리테트라플루오로틸렌 안감의 캡으로 캡을 씌우고 최대 한 달 동안 섭씨 4도에 보관하십시오.그 후, 2 밀리머 폴리옥소 메탈라네이트 용액을 만들기 위해 전해질의 10 밀리리터에 12-인산 산 수화의 57.6 밀리그램을 용해. POM 솔루션을 두 개의 5밀리리터 부분으로 나눕니다. 수산화 나트륨 3개를 사용하여 하나의 POM 용액의 pH를 5.5로 조정합니다.시험을 위해 준비하는 것을 시작하려면, 평면 지질 양층 전기 생리학 장치의 시험 세포를 조립. 첫째, 600그루의 모래사포가 달린 은색 와이어를 10분 동안 시판되는 하이포염소산 나트륨에 담그어 은은염화물 와이어 전극을 만듭니다. 장치의 석영 모세관에 삽입하기 전에 와이어 전극을 헹구고 건조시십시오.전극을 석영 나노포어 멤브레인 또는 QNM 내부에 보관하여 모세관과 저수지를 분리합니다. 그런 다음 저수지의 은 와이어에 장착 된 원통형 은 은 염화물 펠릿 전극을 놓습니다. 두 전극을 앰프 회로 기판에 연결합니다.다음으로 데이터 수집 프로그램을 열고 0 밀리볼트에서 전원 공급 장치를 시작합니다. 빈 셀의 전극 사이에 DC 전류가 검출되지 않는지 확인합니다. 이 데모 동안 트랜스 카세필 압력이 멤브레인 형성과 후속 나노 포어 형성에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 지켜보는 것이 중요합니다.이 두 단계를 올바르게 수행하지 않으면 실험이 작동하지 않습니다. 전해질 약 1밀리리터를 주사기에 적재하고 저수지에 연결된 유체 선에 연결합니다. 증폭기를 포화시키는 전극 사이의 이온 전류에 의해 표시된 바와 같이 QNM의 면이 침수될 때까지 저장소에 전해질을 추가합니다.증폭기가 포화되지 않으면, 1볼트의 팝 전압을 적용하거나 모세관 압력을 약 300밀리미터까지 증가시킴으로써 QNM을 막히게 한다. 필요한 경우 두 기술을 모두 사용합니다. 증폭기가 포화되면, 현재가 0으로 돌아오는 것으로 표시된 대로 용액 수준이 QNM 아래로 떨어질 때까지 저장소에서 전해질을 철회하십시오.지질 이중층 형성 공정을 시작하려면 전해질 용액 수준을 QNM의 얼굴 보다 훨씬 높게 올리고 얼마나 많은 용액이 걸렸는지 주목하십시오. 그런 다음 10 마이크로리터 파이펫 팁을 DPHyPC 솔루션에 담그고 눈에 보이는 모든 지질을 팁에 그립니다. 파이펫 끝을 전해질 용액의 표면에 터치하고 지질이 공기 물 인터페이스를 가로 질러 파이펫에서 흐를 수 있도록합니다.지질이 용액 에 균일하게 퍼질 때까지 2~5분 정도 기다립니다. 다음으로, 용액의 표면이 QNM 아래에 있을 때까지 천천히 전해질을 철회한 다음 QNM 위의 용액을 들어 올려 절연 지질 이중층 멤브레인을 형성합니다. 두 층이 세 번의 시도 후에 형성되지 않으면 이전에 설명된 것과 같은 다른 지질 부분을 적용하고 프로세스를 반복하십시오.이중층이 형성되면, 이중 층을 팝업 모세관에 압력을 증가하 여 천천히 하 강 하 하 고 이전 과 같은 방식으로 솔루션 수준을 높이 면 그것을 개혁. 이 프로세스를 여러 번 반복하여 QNM이 막히지 않고 이중 레이어가 형성되었는지 확인합니다. 다음으로, 얼음이나 실온에서 알파 헤몰리신 단백질의 알리쿼트를 해동합니다.250 나노그램의 단황 알파 혈몰리신 단백질과 약 250마이크로리터의 초순수로 저수지를 채웁니다. 이어서, 공극 형성을 유도하기 위해 200~400밀리볼트 바이어스를 적용한다. 모공 형성을 용이하게 하기 위해 모세관 압력을 40~200mm의 수은으로 증가시켜 QNM에서 이중층을 확장합니다.일단 나노포어가 형성되면, 측정 전압에 적용된 바이어스를 줄이고 압력을 삽입 압력의 약 절반으로 줄입니다. 테스트를 시작하려면 DC 오프셋 전압을 재조정하여 적용된 전위가 0으로 설정될 때 측정된 전류가 없도록 합니다. 다음으로, 저수지에 비해 120밀리볼트에서 음수 120밀리볼트의 적용된 잠재력에 대한 이온 전류 추적을 획득한다.자발적인 전류 봉쇄로 표시될 오염 물질이 없는지 확인합니다. 저장고에 pH 5.5 2밀리머 POM 클러스터 솔루션의 1~6개의 마이크로리터를 추가합니다. 음의 120 밀리볼트의 적용 된 전압에서 이온 전류 타임 시리즈 측정을 적용합니다.알파 혈모리신 채널을 통한 개별 음이온 인성 인산 분자의 이동은 평균 개방 포공 이온 전류를 약 80%까지 감소시키는 일시적인 봉쇄를 생성하여 입자-모공 상호작용과 직접적으로 관련이 있어 이온종은 상대 봉쇄 깊이비의 히스토그램에서 분화될 수 있도록 한다. pH 5.5에서 깊이 비율은 약 0.06 및 0.16으로 두 개의 피크를 관찰하였다. 인NMR을 기준으로, 사소한 피크는 6-마이너스 인산주 종이었고, 주요 피크는 7-마이너스 종이었다.pH 7.5에서 상대 농도는 6-마이너스 종의 더 높은 비율로 7-마이너스 종으로 이동했습니다. pH 5.5에 비해 봉쇄 이벤트의 20배 감소는 자유로운 인산염 및 텅스테이트 이온으로 의분해되었기 때문입니다. 거주 시간 분포를 맞추기 위해서는 여러 기하급수적 기능이 필요했으며, 이는 각 이온 종 내에서 여러 유형의 파티클-모공 상호 작용을 나타냅니다.pH 7.5의 짧은 체류 시간은 pH 5.5보다 약한 입자-모공 상호 작용을 제안했으며, 알파 혈류증 채널 루멘 의 상대적 수의 pH 의존적 변화를 보여주는 이전 연구와 일치합니다. 고순도 탈이온된 물은 이 특정 한 설정에 매우 중요합니다. 소비된 유기물 필터 카트리지는 실험실에서 몇 달 동안 QMC에 멤브레인을 형성할 수 없는 원인일 가능성이 큽니다.이 특정 버전의 메서드에 새로 새로 워진 개인은 멤브레인이 너무 작고 나노 포자를 형성하는 트릭이 있기 때문에 어려움을 겪을 수 있습니다. 수십 년 전에 시작된 이 방법은 이온, 핵산 및 합성 폴리머뿐만 아니라 DNA 염기서열을 분석하는 데 유용하다고 입증되었습니다. 그것은 또한 생물 물리학 및 기본 세포 생물학에 있는 응용프로그램을 찾아볼 수 있었습니다.예를 들어, 이 절차는 합성 폴리머 및 바이오 폴리머의 물리적 특성을 연구하여 크기, 다른 분자와의 상호 작용 및 기타 중요한 질문을 조사하는 데 사용할 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

Ultraperformance 액체 크로마토 그래피 고해상도 질량 분석 (UPLC-HRMS)를 사용하여 생물 소스에서 타겟이 불분명 한 대사

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

연구

화학

Preparation and Characterization of SDF-1&#945;-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Preparation and Characterization of SDF-1ÃƒÅ½Ã‚Â±-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

SDF-1α-키토산 덱스 트란 황산 나노 입자의 제조 및 특성

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under ...

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

합성, 특성 및 하이브리드 금 / CD 및 금 /은 ZnS 코어 / 쉘 나노 입자의 작용 화

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

실시간 고해상도 질량 분석에 직접 분석을 사용하여 식물 소재의 신속한 높은 처리량 종 확인

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

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

단일 분자 수준에서 순환 고분자의 합성 및 용융 상태에서 그들의 확산 운동의 특성

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

High Pressure Single Crystal Diffraction at PX^2

고압 PX에서 단결정 회절 ^ 2

In this report we describe detailed procedures for carrying out single crystal X-ray diffraction experiments with a diamond anvil cell (DAC) at the ...

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

제자리에서 검색 및 핵 현미경 분석을 사용 하 여 금속 산화물 나노 입자의 단일 셀 정량화

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

고 분해능 질량 분석을 결합 하는 보조 Nanoelectrospray 이온화를 사용 하 여 실시간 호흡 분석

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

합성 및 암화 금 나노 입자의 특성화

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...