Name: light-driven molecular motors on surfaces for single molecular imaging
Uploaded: 2019-03-13T13:00:00
Duration: 8 min 40 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Light-driven Molecular Motors on Surfaces for Single Molecular Imaging at JoVE.com

Bu eser mali bilimsel araştırma (NWO-CW), Avrupa Araştırma Konseyi (ERC; gelişmiş hibe No 694345 B.L.F.) ve Milli Eğitim Bakanlığı, kültür ve bilim için Hollanda kuruluş tarafından desteklenmiştir (yerçekimi program yok. 024.001.035).

Not: Organik sentez bu proje büyük çekirdeğidir. Şekil 1 önemli adımlar ve hedef molekül elde etme görülmektedir.
1. hazırlanması 1b
Not: Maddeleri analitik sınıfta satın alındı.
<ol><li>
Keton (3) sentezi Not: daha fazla reaktif olduğu için ilk başta iodo bir grupla beş-üyeli halka keton 2 functionalized. Bu reaksiyon argon atmosfer altında yapılır.<ol>
<li>2 (640 mg, 2.3 mmol) içeren bir kapalı tüp içinde (100 mL), CuI (219 mg, 1.1 mmol) ve NaI (3,44 g, 23 mmol), eklemek 1,4-dioxane (50 mL) ve N, N'-Dimetil ethylenediamine (202 mg, 2.3 mmol).</li>
		<li>140 ° C'ye tepki sıcaklığı ayarlamak ve 24 saat için ilave edin.</li>
		<li>Oda sıcaklığında (RT) karışıma serin, Çözücü olarak vacuo çıkarmak ve kalan malzeme tarafından flash Kromatografi arındırmak: SiO2 (40 g); eluent: Pentanın: EtOAc 10:1 = (Toplam 550 mL =). Ürün sarı, yapışkan yağ (642 mg, % 91) alınmalıdır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Motorlu 5 sentezi Not: Barton-Kellogg reaksiyon Merkezi çift bağ oluşturmak için kullanın. Bu reaksiyon argon altında yapılır.<ol>
<li>50 mL yuvarlak alt şişeye Lawesson'ın reaktif (415 mg, 1.1 mmol), keton 3 (219 mg, 0,68 mmol) ve toluen (10 mL) ekleyin.</li>
		<li>Reflü için 2 h karisimin ısı ve daha sonra çözücü buharlaşır.</li>
		<li>Flash sütuna göre kalıntı arındırmak: SiO2 (24 g), eluent: Pentanın: Etil asetat 30:1 = (Toplam 155 mL =) daha sonra 20 mL mavi bir çözüm verim için THF redissolved karşılık gelen thioketone elde edilir.</li>
		<li>THF çözüm (20 mL) için bileşik 4 (476 mg, 1,37 mmol) mavi ekleyin ve yeni karışık çözüm gecede 50 ° C'de karıştırın. Not: Bu tüm sentezi en önemli adımdır. İçin Bileşik ve thioketone çözüm taze olmalı ve reaksiyon önce yapılmalıdır.</li>
		<li>Çözücü buharlaşır ve kalıntı Kromatografi tarafından arındırmak: SiO2 (24 g), eluent: Pentanın: CH2Cl2 = 10:1 (Toplam 220 mL =) motor 5 (250 mg, % 50) vermeye kırmızı bir iyilik.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Motor 6 sentezi Not: Merkez çift bağ oluşturulduğunda, bir asetilen yan tarafından iodo grubu değiştirmek.<ol>
<li>3 (165 mg, 0,26 mmol), 20 mL Schlenk tüp için ekleyin Pd (PPh3)2Cl2 (2.5 köstebek %), CuI (5 mol %). Daha sonra THF (10 mL) ekleyin ve (Ben-Pr)210 dk önce için argonla bubbled NH (2 mL).</li>
		<li>Karışımı 10 dakikadır RT ilave edin. Daha sonra triisopropylsilyl asetilen (42 mg, 0,27 mmol) ekleyin.</li>
		<li>15 h için karışımı ilave edin, sonra bir sulu doymuş NH4Cl çözüm (25 mL) dökün.</li>
		<li>CH2Cl2 (3 x 20 mL) ile karışımı ayıklayın. Daha fazla kombine organik katmanları ile Doymuş tuzlu su ve kuru yıkama (Na2SO4).</li>
		<li>Çözücü kaldırmak ve kalıntı tarafından flash Kromatografi arındırmak: SiO2 (12 g), eluent: Pentanın: CH2Cl2 10:1 (220 bir kahverengi yağ (171 mg, % 99) 8 vermeye mL) =.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Motorlu 8 sentezi Not: Bu bir tepki argon altında gerçekleştirilir.<ol>
<li>1., 4dioxane 6 (161 mg, 0,24 mmol), pinacol ester 7 (240 mg, 0,71 mmol), K3PO4 (300 mg, 1.44 mmol) ve Pd (PPh3)4 (98 mg, 0,096 mmol) karışımı karıştırın (20 mL) 50 ml Schlenk tüp 16 için 90 ° c h.</li>
		<li>Serin RT, karışıma Etil asetat (30 mL) ile sulandırmak ve filtrasyon cam filtre ile gerçekleştirebilirsiniz.</li>
		<li>Çözücü kaldırın. Flaş sütun Kromatografi tarafından kalıntı arındırmak: SiO2 (12 g), eluent: Pentanın: CH2Cl2= 1:6 (Toplam 122 mL =) ester 8 bir kahverengi yağ (156 mg, % 56) vermeye.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Motor 9 sentezi
	<ol>
<li>20 mL 0 ° C'de Schlenk tüp TBAF (0.1 mL) 8 (120 mg, 0,13 mmol) çözümü için THF (10 mL) ekleyin</li>
		<li>1s için 0 ° C'de karışımı ilave edin, sonra bir sulu doymuş NH4Cl çözüm (20 mL) dökün.</li>
		<li>CHCl3 (3 x 10 mL) çıkarma sonra kombine organik katmanları ile Doymuş tuzlu su ve kuru yıkama (Na2SO4).</li>
		<li>Çözücü kaldırmak ve kalıntı tarafından flash Kromatografi arındırmak: SiO2 (12 g), eluent: Pentanın: Etil asetat 1:9 koyu kırmızı petrol (116 mg, %95) vermeye (124 mL) = 3.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Motor 12 sentezi Not: Bu bir tepki argon altında gerçekleştirilir.<ol>
<li>Motor 9 (75 mg, 0.10 mmol), 20 mL Schlenk tüp için add PBI 11 (68 mg, 0.10 mmol) Pd (PPh3)2Cl2 (2.5 mol %), CuI (5 mol %). Daha sonra THF (10 mL) ekleyin ve (Ben-Pr)210 dk önce için argonla bubbled NH (2 mL).</li>
		<li>Gecede karışımı ilave edin ve bir sulu doymuş NH4Cl çözüm dökün.</li>
		<li>CHCl3 (3 x 20 mL) çıkarma sonra kombine organik katmanları ile Doymuş tuzlu su ve kuru yıkama (Na2SO4).</li>
		<li>Çözücü kaldırmak ve kalıntı tarafından flash Kromatografi arındırmak: SiO2 (12 g), eluent: (66 mg, % 57) koyu kırmızı sağlam bir motor 12 vermeye CHCl3 (100 mL).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Motor 1b sentezi Not: ester bileşik alındığında, son hedef molekül yapmak hidrolize.<ol>
<li>Bir 50 mL şişeye ester 12 (90 mg, 0,038 mmol) THF (5 mL), MeOH (5 mL) ve NaOH(AQ) (1 M, 5 mL) dağıtılması ve 75 ° C 16 h için karışım ısı.</li>
		<li>RT karışıma serin ve 5 mL su ekleyin. THF ve MeOH tarafından döner buharlaşma kaldırın.</li>
		<li>1-kahverengi küçülmesinihızlandırmalı formu pH erişene dek karışımı HCl(AQ) (1 M) ile titre. Karışımı filtrate ve kahverengi katı (10 mL) soğuk suyla Yıkayıp kurulayın olarak vacuo. Bu kahverengi katı hedef molekül 1b (55 mg, % 85) olduğunu.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. motor functionalized monolayer MS-1b hazırlanması
<ol><li>Temiz kuvars slaytlar bir piranha çözümde çeker tarafından (3:7 oranı % 30 H2O2 H2SO4) 90 ° c için 1 h. durulama bol suyla iki kat distile 3 x, sonra durulama ile MeOH. Slaytlar altında yüzey modifikasyonu önce N akışı2 kuru.</li>
	<li>Silanize piranha temizlenmiş kuvars 3-aminopropyl (diethoxy) methylsilane için 12 h. durulama toluen ve MeOH ile bol RT, taze distile toluen içinde bir 1 mM çözüm çeker slaytlar.</li>
	<li>Kuvars ilk toluen, sonra MeOH solüsyon içeren temizleyicide ve argon akışı altında kuru onları.</li>
	<li>Amin kaplı slaytlar DMF çözüm 1b (10-4 M), RT 12 h için bırakın.</li>
	<li>Slaytlar DMF, su ve MeOH ile yıkayın, sonra onları argon akışı altında kuru. Kuruduktan sonra slaytlar kullanıma hazır bulunmaktadır.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Berg, J. M., Tynoczko, J. L., Styer, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biochemistry 5th ed. , (2006).</li><li>Erbas-Cakmak, S., Leigh, D. A., McTernan, C. T., Nussbaumer, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+Molecular+Machines.">Artificial Molecular Machines.</a> Chemical Reviews. 115, 10081-10206 (2015).</li><li>Feringa, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Art+of+Building+Small:+From+Molecular+Switches+to+Motors.">The Art of Building Small: From Molecular Switches to Motors.</a> Angewandte Chemie: International Edition. 56, 11059-11078 (2017).</li><li>Stoddart, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Machines.">Molecular Machines.</a> Accounts of Chemical Research. 34, 410-411 (2001).</li><li>Kinbara, K., Aida, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Intelligent+Molecular+Machines:+Directed+Motions+of+Biological+and+Artificial+Molecules+and+Assemblies.">Toward Intelligent Molecular Machines: Directed Motions of Biological and Artificial Molecules and Assemblies.</a> Chemical Reviews. 105, 1377-1400 (2005).</li><li>Kay, E. R., Leigh, D. A., Zerbetto, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+Molecular+Motors+and+Mechanical+Machines.">Synthetic Molecular Motors and Mechanical Machines.</a> Angewandte Chemie: International Edition. 46, 72-191 (2007).</li><li>Kottas, G. S., Clarke, I. L., Horinek, D., Michl, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+Molecular+Rotors.">Artificial Molecular Rotors.</a> Chemical Reviews. 105, 1281-1376 (2005).</li><li>Watson, M. A., Cockroft, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Man-made+Molecular+Machines:+Membrane+Bound.">Man-made Molecular Machines: Membrane Bound.</a> Chemical Society Reviews. 45, 6118-6129 (2016).</li><li>Kassem, S., 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=Artificial+Molecular+Motors.">Artificial Molecular Motors.</a> Chemical Society Reviews. 46, 2592-2621 (2017).</li><li>Sauvage, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Molecular Machines and Motors. , (2001).</li><li>van Delden, R. 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=Unidirectional+molecular+motor+on+a+gold+surface.">Unidirectional molecular motor on a gold surface.</a> Nature. 437, 1337-1340 (2005).</li><li>Noji, H., Yasuda, R., Yoshida, M., Kinosita, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+observation+of+the+rotation+of+F1-ATPase.">Direct observation of the rotation of F1-ATPase.</a> Nature. 386, 299-302 (1997).</li><li>Hutchison, J. 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=A+surface-bound+molecule+that+undergoes+optically+biased+Brownian+rotation.">A surface-bound molecule that undergoes optically biased Brownian rotation.</a> Nature Nanotechnology. 9, 131-136 (2014).</li><li>Krajnik, B., 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=Defocused+Imaging+of+UV-Driven+Surface-Bound+Molecular+Motors.">Defocused Imaging of UV-Driven Surface-Bound Molecular Motors.</a> Journal of the American Chemical Society. 139, 7156-7159 (2017).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Bu projenin önemli miktarda sentetik iş içerir; Bu nedenle, en kritik adım doğru son molekül Organik sentez. Moleküler motor Merkez çift bağı kuruldu reaksiyon olduğundan arasında toplam sentezi, Barton-Kellogg tepki önemli bir adım olur. Şu anda, bu tür yapıları oluşturmak için çeşitli yöntemler kullanılmıştır. Burada, thioketone için kaplin kullanılır ve alt ve üst yarıyı da sırasıyla için ve thioketone bileşikler hazırlanmıştır. Thioketone ve için bileşikleri genellikle hava altında istikrarlı değildir; Bu nedenle, reaksiyon hızlı kesinlikle etkisiz bir atmosfer altında faaliyet gerektirir.
Moleküler motorlar yüzeylerde sınırlamak için varolan yöntemleri çoğunlukla bunIar sistemleri üzerinde temel alır. Ancak, önceden tasarlanmış bunIar motorlar isomerization süreçleri nedeniyle cins etkileşimleri engel. Buna ek olarak, bazı bunIar örnekler gerektirir daha fazla eki önce harekete geçirmek. Geçerli yöntem bu motor sağlam eki yüzeylerde ile yeterli izole alan sağlar tetrapodal bir şekilde gerçekleştirir.
Bu yöntem seçtiğiniz floresan etiketi bir kısıtlamadır. Motorlu dönüşü 365 nm dalga boyları tarafından tetiklenir ve böylece değil örtüşen sadece boya belirli dalga boyu ile izin verilir. Buna ek olarak, hedef molekül doğru açıklanan protokolündeki istihdam sentetik yol sert koşullarına tepki tamamlanması için gerekli birkaç adım gerektirir. Gelecekte, daha gelişmiş bir molekül tek moleküler görüntüleme için gerekli ise bir daha facile sentetik tasarım muhtemelen gereklidir.
Sonuç olarak, tasarım ve son derece functionalized bir ışık odaklı moleküler motor sentezi ilk kez anlatılan. Sentetik çaba bazı ayrıntılarını de ele alınmıştır. Ayrıca, bir kuvars slayt yüzeye motorlu gerek yöntemleri içinde gösterilen ve örnek daha fazla tek moleküler hareket14görselleştirme için test edilebilir.

Canlı organizmalar, günlük yaşamı sürdürebilmek için işleyen bol moleküler motorlar vardır. Onlar yakıt üretimi, ulaşım, hareketlilik, vb1gibi çeşitli görevleri gerçekleştirmek mümkündür. Doğa büyüleyici Bu örneklerde ilham çizim, bilim adamları yapay moleküler motorlar bir dizi farklı türleri enerji moleküler seviye2 kontrollü hareket haline dönüştürmek için son birkaç on yıl boyunca geliştirdik , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10. 2016 yılında Kimya Nobel Ödülü için bu alandaki üç pioneers layık görüldü. Ben Feringa, Ödülü sahipleri, sürekli tek yönlü döner hareket geçmesi mümkün ışık odaklı moleküler motor geliştirdi.
Ancak, moleküler düzeyde, Albert hareket, olarak da bilinen rastgele hareket nedeniyle moleküler çarpışmalar ve titreşimler, genellikle büyük için daha fazla uygulama bu moleküler motorların engeldir. Albert yönettiği herhangi bir hareket bozabilir. Moleküler motorlar yüzeylerde hapsetmesi bu sorunun üstesinden gelmek için seçeneklerden birini olabilir. Böylece, göreli rotasyon ile ilgili diğer molekülünün bir bölümünün rotor yüzey11göre mutlak dönüşüne dönüştürülür. Buna ek olarak, tek moleküler görüntüleme tekniği kullanılması hareket görselleştirmek yardımcı. Bu nedenle, bu çalışması ile elde edilen sonuçlar sentetik moleküler motor daha fazla anlayış kazanmak için yardımcı olacaktır.
Yoshida ve Kinosita (şekil 2a) çalışmalarını öncü12,13 şekil 2biçinde gösterilen geçerli çalışma tasarım için ilham kaynağı olarak hizmet vermiştir. Işık odaklı moleküler motor alt yarısının stator hizmet etmek bir yüzey bağlı olduğu. Rotor bölümü bir katı kol ve floresan etiketi ile functionalized. Diğer floresan etiketi heyecanlandırmak iken iki farklı ışınlama dalga boylarında sisteme uygularken, bir motor, rotasyon tetikler. Prensip olarak, floresan grup dönüşü rotor parçanın döner hareket tetikler. Bu nedenle, floresan Etiket döndürme ufuk geniş alanlı Floresans mikroskobu tarafından izlenebilir. Bu yöntem, ilk kez bir moleküler motor göreli rotasyon mutlak döndürme ve bu nedenle bir sentetik motor döndürme görselleştirmek için bir yol dönüştürmek için bir yöntem sağlar.
Bu makale Ayrıntılar tasarımı, toplam sentezi ve çözüm isomerization ve çalışmalar tek moleküler görüntüleme için kullanılan bir moleküler motor sağlar. Moleküler yapısı şekil 3' te gösterilmiştir. Buna ek olarak, kuvars yüzeyinde moleküler motorlar eklemek yöntemi açıklanmıştır.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:827px;" width="826">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:353px;">NMR spectrometer</td>
			<td style="width:73px;">Varian</td>
			<td style="width:228px;">AMX400</td>
			<td style="width:172px;">for proton nmr study</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:353px;">Reagent for organic reactions</td>
			<td style="width:73px;">Sigma</td>
			<td style="width:228px;">analytical grade</td>
			<td>reagent for organic reactions</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silica gel&#160;</td>
			<td style="width:73px;">Merck</td>
			<td>230-400 mesh ASTM</td>
			<td>Flash chromatography&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:353px;">Solvent</td>
			<td style="width:73px;">Acros</td>
			<td style="width:228px;">spectrophotometric grade&#160;</td>
			<td>Flash chromatography&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">UV lamp</td>
			<td style="width:73px;">ENB</td>
			<td style="width:228px;">280C</td>
			<td>for UV-vis irradation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:353px;">UV-vis absorption spectrophotometer</td>
			<td>JASCO</td>
			<td>V-630&#160;</td>
			<td>UV-vis measurment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

light-driven molecular motors on surfaces for single molecular imaging

Tasarım ve doğrudan görüntüleme yüzeylerinde tek molekül düzeyde sentetik bir döner motor için amaçlayan bir sentetik sistem sentezi gösterilen. Bu eser dikkatli tasarım, önemli sentetik çaba ve uygun analiz gerektirir. Çözümde moleküler motor döner hareket 1H NMR ve UV-VIS Absorpsiyon spektroskopisinin teknikleri tarafından gösterilir. Buna ek olarak, bir amin kaplı kuvars üzerine motorlu grefti yöntemi açıklanmıştır. Bu yöntem moleküler makineler daha fazla anlayış kazanmak için yardımcı olur.

Moleküler motor ışınlama UV ışık ile yapılır (λmax = 365 nm). Işınlama bir fotoğraf kaynaklı EZ isomerization Merkez çift bağ çevresinde oluşur. Bu işlem sırasında molekül bir kararlı kararsız bir izomer dönüştürülür. Bir termal aktif helix inversiyon adım sonra bütün molekül gerginlik serbest bırakmak için izler. Bu orijinal kararlı durumda olur. 1 H NMR spektroskopisi sonra döner işlemi (şekil 4a) değerlendirmek için istihdam edilmektedir. Bir çözüm örnek bir NMR tüp, sonra bir lamba UV ışık hazırlanır (λmax = 365 nm) yanındaki tüp yerleştirilir. Radyoterapi 2 h sonra farklı değişiklikler 1H NMR spektrumu içinde bulunabilir. Bu değişiklikler kararsız-1b (şekil 4b) olarak kabul edilir bir yeni izomer nesil gösterir. Hbir 2.9 ppm (doublet) 3,3 ppm (Çift Kişilik doublet) vardiya 1H NMR spektroskopisi görülmektedir. 1.4 ppm, sinyal metil grubu emilimini atanabilir ve bu sahanın ortasına doğru 1.6 ppm 1.4 ppm kaydırır. Örnek bir gecede karanlık oda sıcaklığında tutulur, özgün spektrum olabilir (şekil 4a) kurtarıldı. Kararsız-1b kararlı-1b için dönüştürür termal helix inversiyon süreci gösterir.
Motor 1b döner hareket eğitim için yüzeyler, yüzey bağlı motor derlemeler MS-1b (MS motorlu yüzeylerde =) hazırlanır. Kuvars slaytlar ilk Amin ile functionalized. Bu adımdan sonra kuvars 1b RT, bir DMF çözüm (10-4 M) gecede batırılır. Sonuç kuvars DMF, su ve MeOH ile durulanır. Hazırlanan kuvars slaytlar sonra UV/vis çalışmaları için gönderilmektedir. MS-1b (düz çizgi) UV/vis soğurma spektrumu şekil 5biçinde gösterilir. Spektrumda da görüldüğü gibi büyük emme band ve emme profili çözüm (şekil 5a) gözlemlenen benzer. Ayrıca motor için karakteristik barıştır gösterir (420 nm) ve PBI (456 nm, 490 nm, 524 nm). Bu tepeler motor 1b başarılı eki Amin kaplı yüzeyler için öneririz. Buna ek olarak, kuvars slayt 15 dakikadır ışınlanmış ve spektral değişiklikleri kararsız MS-1b nesil gösteren çözüm için benzer gözlenir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58750/58750fig1.jpg"> Resim 1 : Sentetik düzeni hedef molekül 1b hazırlanması doğru. Düzeni reaktifler, çözücüler ve kullanılan reaksiyon koşulları her adımda gösterir.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58750/58750fig2.jpg"> Resim 2 : (bir) F0F1yapısının şematik çizimde-ATPaz bir yüzeyi tek yönlü rotasyon (izni12ile çoğaltılamaz) görselleştirme için aşılı. (b) sentetik yüzey bağımlı bir kavramsal tasarımını ışık odaklı moleküler motor tek molekül görüntüleme için.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58750/58750fig3.jpg"> Şekil 3 : Motor çekirdek ve PBI etiket arasında bir katı uzun kol taşıyan yapısı yüzey bağlı moleküler motor 1b. 
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58750/58750fig4.jpg"> Şekil 4 : Alifatik bölgesinin 1 Motor 1b H-NMR spectra (CD2Cl2, -20 ° C, c = 10-3 M) (bir) istikrarlı-1b, Işınlama önce (365 nm). (b) fotoğraf sabit devlet karışımı ışınlama sonra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58750/58750fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58750/58750fig5v2.jpg"> Şekil 5 : UV/vis soğurma spektrumları. UV/vis soğurma spektrumları (bir) motor 1b, (CH2Cl2, 0 ° C), kararlı izomer (düz çizgi) ve PSS, kararsız izomer (kesik çizgi). (b) MS-1b (kuvars, 4 ° C) (düz çizgi) önce ve sonra (kesik çizgi) ışınlama.

Watch this Scientific Journal Video about Light-driven Molecular Motors on Surfaces for Single Molecular Imaging at JoVE.com

Light-driven Molecular Motors on Surfaces for Single Molecular Imaging

Işık odaklı moleküler motorlar yüzeylerde tek moleküler görüntüleme için

El yazması, sentez ve tek moleküler görüntüleme için moleküler bir motor yüzeylerde grefti açıklar.

The design and synthesis of a synthetic system that aims for the direct visualization of a synthetic rotary motor at the single molecule level on surfaces ...

Bu protokol, insan yapımı ışık la çalışan bir moleküler motorun tek moleküler düzeydeki dönüşünü görselleştirmenin ilk örneğini sağlar. Burada kullanılan sentetik teknik, çeşitli fonksiyonel gruplara sahip karmaşık bir moleküler makinenin sentezine olanak sağlamak için tasarlanmıştır. İlk olarak, bir argon atmosferaltında, rotor öncül bileşik iki 640 miligram yerleştirin, bakır iyodür 219 miligram, ve sodyum iyodür 3.44 gram 100 mililitrelik Schlenk tüp bir karıştırma çubuğu ile donatılmış.Bir Schlenk hattına mühürlü tüp bağlayın ve 1, 4-dioksan ve trans-1, 2-Diaminocyclohexane 263 miligram 50 mililitre ekleyin. İyot için brom ikame değişimi için 24 saat boyunca 140 santigrat derece karışımı karıştırın. Daha sonra, karışım oda sıcaklığına soğumaya bırakın ve vakum altında çözücü buharlaşır.Silika jel flaş kromatografi ile bileşik arındırın ve yapışkan, sarı yağ olarak iyot yerine bileşik üç elde etmek için uçucu kaldırın. Sonra, Lawesson'un reaktifinin 415 miligramını ve 219 miligram bileşik üç'ü bir schlenk şişesine yerleştirin. Şişeyi bir kondansatör aracılığıyla Schlenk hattına bağlayın ve argon ile üç kez temizle.Toluen ve reflü karışımı 10 mililitre ekleyin bir tiyoketon bileşik üç dönüştürmek için iki saat boyunca. Çözücübuharlaştırmak ve flaş kromatografi ile tiyoketon arındırın. Saf fraksiyonu uçucu kaldırın ve tetrahidrofuran 20 mililitre izole tiyoketon eritmek.Sonra, thf başka bir 20 mililitre içinde, stator diazo öncüsü olan taze hazırlanmış bileşik 4, 476 miligram çözün. Thioketone çözeltisi için bileşik 4 çözeltisi ekleyin ve reflü 16 saat boyunca argon altında karışımı karıştırarak rotor ve stator arasında çift bağ oluşturmak için karıştırarak. Aşırı çözücü buharlaştırmak, flaş kromatografi ile ham ürün arındırmak ve kırmızı bir katı olarak motor bileşik 5 elde etmek için uçucu kaldırın.Sonra, 165 miligram motor 5, 4.56 miligram bis (trihenylphosphine)paladyum klorür ve 2.48 miligram bakır iyodür ekleyin 20 mililitrelik Schlenk tüp bir karıştırma çubuğu ile donatılmıştır. Tüpü kapatın ve schlenk hattına bağlayın. 10 dakika boyunca karışımı ile THF ve diisopropylamine ve kabarcık argon 10 mililitre ve iki mililitre birleştirin.Daha sonra karışımı Schlenk tüpüne aktarın ve oda sıcaklığında 10 dakika boyunca argon altında reaksiyon karışımını karıştırın. Triisopropilsilyl asetilen 42 miligram ekleyin ve İpUÇLARI asetilen ile iyot yerine 15 ila 16 saat karıştırmaya devam edin. Daha sonra, doymuş sulu amonyum klorür 25 mililitre içine ürün karışımı dökün.Ürünü diklorometan'ın 20 mililitrelik üç porsiyonuna alın ve 50 mililitre doymuş salamura ile birleştirilmiş organik katmanları bir kez yıkayın. Yıkanmış organik tabakaları sodyum sülfat üzerine kurutun. Kurutucuyu filtreleyin ve fazla çözücünün çıkarın.Flaş kromatografi ile kalıntı arındırın ve kahverengi bir yağ olarak motor altı elde etmek için vakum altında uçucu kaldırın. Bir karıştırma çubuğu ile donatılmış bir 50 mililitrelik şişe, PBI etiketli motor 90 miligram birleştirmek 12, THF beş mililitre, metanol beş mililitre, ve tek molar sulu sodyum hidroksit beş mililitre. Stator üzerinde esterleri hidrolize için altı saat boyunca 70 santigrat derece karışımı karıştırın.Daha sonra karıştırArak karışımı oda sıcaklığına kadar soğutun. Beş mililitre iki kat distile su ekleyin ve döner buharlaşma ile uçucu çözücüler çıkarın. Karışım pH bir ulaşana kadar sulu tek molar hidrolik asit ekleyin, hangi noktada motor 1b kahverengi bir katı olarak çözeltiden çökelti olacaktır.Sızma ile katı kurtarmak, soğuk su 10 mililitre ile yıkayın ve vakum altında kurulayın. Daha sonra, bir saat boyunca 90 santigrat derece piranha çözeltisi kuvars slaytlar ıslatın. Slaytları beş mililitre iki kat distile suyla üç kez ve bir kez de metanolle durulayın.Slaytları azot gazı yla kurulayın. Sonra, taze distile tolüen 3-aminopropil (diethoxy)metilsilane bir milimolar çözüm hazırlamak. Oda sıcaklığında 12 saat boyunca bu çözeltideki slaytları ıslatın ve sonra her biri toluen ve metanol beş mililitre ile silanize slaytları durulayın.Her biri iki dakika sırayla toluen ve metanol slaytlar batırın ve sonra argon gaz akışı altında kurulayın. Daha sonra, her slayt için dimetilformamid motor 1b bir 0.1 milimolar çözelti beş mililitre hazırlayın. Kuvars yüzeylerini 1b monolayer ile işlevselhale getirmek için slaytları oda sıcaklığında 1b çözeltide 12 saat bekletin.İşlevselleştirilmiş slaytları Sırayla DMF, su ve metanol ile yıkayın. Slaytları argon gazı ile kurulayın ve argon altında kapalı bir kapta saklayın. Moleküler motor 1b orta verimde sentezlendi, sert bir fenil-ethynilen tetramer kol floresan etiketine rotoror çekirdeğini bağlayan.Proton NMR spektrumu, Ha ve Hc arasında anlamlı bir vicinal kapiton saptırılmadı, bu da Ha ve Hc'nin psödoekvatorer oryantasyonlarda olmasıyla tutarlıdır. Eksenel ekvatoral vicinal kaplin bu kararsız izomer merkezi çift bağ etrafında 365-nanometre ışık kaynaklı izomerizasyon ile Hb ve Hc.Işınlama arasında gözlendi. Metil sinyalinin alt alan kayması ve Ha ve Hc arasındaki vicinal bağlantının gelişimi metil grubunun psödoekvatoral olduğunu göstermiştir.Bileşik oda sıcaklığında karanlıkta tutulduğunda, termal sarikten inversiyon, naftalinin florenin yanından kayması ile molekül üzerindeki gerilimi serbest bıraktı. Bu, simetrik flor stator nedeniyle molekülü orijinal yapılandırmasına geri döndürmüştür. Stabil ve kararsız izomerlerin UV/vis spektroskopisi, sert kol ve floresan etiketi için karakteristik emilim bölgelerinde mütevazı farklılıklar gösterdi.Kuvars üzerinde motor 1b monolayer başarılı montaj UV / vis spektroskopi ile doğrulandı. Monolayer fotoğraf sabit durumda kararsız izomer ulaşmak için ışınlama sadece 15 dakika gerekli. Bu diazo ve tiyoketon bileşikleri motor başarılı sentezi sağlamak için taze yapılmış olduğundan emin olmak önemlidir 5.Karmaşık moleküler makinelerin tasarlanması, sentezlelmesi ve görselleştirilmesi için önemli bir kılavuz sağladığından, moleküler makinelerin araştırma alanı bu yöntemden yararlanabilir. Slaytları temizlemek için Piranha çözeltisi kullanılır. Bu çözelti son derece asidiktir ve dikkatli kullanılmalıdır.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Covalent Binding of BMP-2 on Surfaces Using a Self-assembled Monolayer Approach

Kovalent Öz-monte tabakalı Yaklaşım Kullanarak Yüzeyler üzerinde BMP-2 bağlanması

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell ...

Light-driven Enzymatic Decarboxylation

Işık odaklı enzimatik dekarboksilasyonu

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

Direct Imaging of Laser-driven Ultrafast Molecular Rotation

Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb ...

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

Bukminsterfuleren Nanocrystals üzerinde gerçekleştirilen Femtosecond kırınım deneyler sırasında uzun menzilli elektronik korelasyon ölçümleri

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the ...

Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

Kumaş destekler gözenekli Sorbentler birikimi

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material ...

Automation of a Positron-emission Tomography (PET) Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

Automation of a Positron-emission Tomography PET Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

Klinik üretim için bir pozitron emisyon tomografi (PET) Radiotracer sentez protokolü'nün Otomasyon

The development of new positron-emission tomography (PET) tracers is enabling researchers and clinicians to image an increasingly wide array of biological ...

Spatiotemporally Controlled Nuclear Translocation of Guests in Living Cells Using Caged Molecular Glues as Photoactivatable Tags

Spatiotemporally Photoactivatable etiketleri kafesli moleküler tutkallar kullanılarak canlı hücreler Konuk nükleer Translocation kontrollü

The cell nucleus is one of the most important organelles as a subcellular drug-delivery target, since modulation of gene replication and expression is ...

A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles

Tek nano tanecikleri analiz etmek için kapalı tip kablosuz Nanopore elektrot

Measuring the intrinsic features of single nanoparticles by nanoelectrochemistry holds deep fundamental importance and has potential impacts in ...

Analysis of Complex Molecules and Their Reactions on Surfaces by Means of Cluster-Induced Desorption/Ionization Mass Spectrometry

Kümelenme Sonucu Desorpsiyon/İyonlaşma Kütle Spektrometresi Yoluyla Karmaşık Moleküllerin ve Yüzeylerdeki Reaksiyonlarının Analizi

Desorption/Ionization Induced by Neutral SO2 Clusters (DINeC) is employed as a very soft and efficient desorption/ionization technique for mass ...

Excitonic Hamiltonians for Calculating Optical Absorption Spectra and Optoelectronic Properties of Molecular Aggregates and Solids

Moleküler Agrega ve Katıların Optik Soğurma Spektrumları ve Optoelektronik Özelliklerini Hesaplamak için Eksitonik Hamiltonians

Rational design of disordered molecular aggregates and solids for optoelectronic applications relies on our ability to predict the properties of such ...