Name: interfacial molecular-level structures of polymers and biomacromolecules revealed via sum frequency generation vibrational spectroscopy
Uploaded: 2019-08-13T13:30:00
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이 연구는 중국 의 기본 연구를위한 국가 핵심 개발 프로그램 (2017YFA0700500)과 중국의 국립 자연 과학 재단 (21574020)에 의해 지원되었다. 중앙대학의 기초연구기금, 강소고등교육기관(PAPD)의 우선학술프로그램 개발사업과 국립실험생물의학공학시범센터 교육 (동남 대학) 또한 크게 평가했다.

1. SFG 실험
<ol><li>Nd:YAG 레이저를 기반으로 펄스폭 ~20ps 및 주파수 50Hz의 기본 1064 nm 빔을 제공하는 상업용 피코초 SFG 시스템(재료 표)을 사용합니다.</li>
	<li>기본 1064 nm 빔을 두 번째 및 세 번째 고조파 모듈을 사용하여 532 nm 빔과 355 nm 빔으로 변환합니다. 직접 입력 광 빔으로 532 nm 빔을 안내하고 광학 파라 메트릭 생성 (OPG)/ 광학 파라 메트릭 증폭 (OPA)를 통해 1000 ~ 4000cm<sup...

<ol>
	<li>Shen, Y. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Second+Harmonic+Generation+at+Interfaces.">Optical Second Harmonic Generation at Interfaces.</a> Annual Review of Physical Chemistry. 40, 327-350 (1989).</li><li>Shen, Y. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+properties+probed+by+second-harmonic+and+sum-frequency+generation.">Surface properties probed by second-harmonic and sum-frequency generation.</a> Nature. 337, 519-525 (1989).</li><li>Lu, X., 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=Studying+Polymer+Surfaces+and+Interfaces+with+Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy.">Studying Polymer Surfaces and Interfaces with Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy.</a> Analytical Chemistry. 89 (1), 466-489 (2017).</li><li>Chen, X., Clarke, M. L., Wang, J., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy+Studies+on+Molecular+Conformation+and+Orientation+of+Biological+Molecules+at+Interfaces.">Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy Studies on Molecular Conformation and Orientation of Biological Molecules at Interfaces.</a> International Journal of Modern Physics B. 19 (4), 691-713 (2005).</li><li>Eisenthal, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+Interfaces+Probed+by+Second-Harmonic+and+Sum-Frequency+Spectroscopy.">Liquid Interfaces Probed by Second-Harmonic and Sum-Frequency Spectroscopy.</a> Chemical Reviews. 96 (4), 1343-1360 (1996).</li><li>Richmond, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molcular+Bonding+and+Interactions+at+Aqueous+Surfaces+as+Probed+by+Vibrational+Sum+Frequency+Spectroscopy.">Molcular Bonding and Interactions at Aqueous Surfaces as Probed by Vibrational Sum Frequency Spectroscopy.</a> Chemical Reviews. 102 (8), 2693-2724 (2002).</li><li>Wang, H., Gan, W., Lu, R., Rao, Y., Wu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+spectral+and+orientational+analysis+in+surface+sum+frequency+generation+vibrational+spectroscopy(SFG-VS).">Quantitative spectral and orientational analysis in surface sum frequency generation vibrational spectroscopy(SFG-VS).</a> International Reviews in Physical Chemistry. 24 (2), 191-256 (2007).</li><li>Shultz, M. J., Schnitzer, C., Simonelli, D., Baldelli, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sum+frequency+generation+spectroscopy+of+the+aqueous+interface:+Ionic+and+soluble+molecular+solutions.">Sum frequency generation spectroscopy of the aqueous interface: Ionic and soluble molecular solutions.</a> International Reviews in Physical Chemistry. 19 (1), 123-153 (2010).</li><li>Li, X., 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=Detecting+Surface+Hydration+of+Poly(2-hydroxyethyl+methacrylate)+in+Solution+in+situ.">Detecting Surface Hydration of Poly(2-hydroxyethyl methacrylate) in Solution in situ.</a> Macromolecules. 49, 3116-3125 (2016).</li><li>Li, X., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+Irreversibly+Absorbed+Layer+Promotes+Dewetting+of+Polystyrene+Film+on+Sapphire.">Evolution of Irreversibly Absorbed Layer Promotes Dewetting of Polystyrene Film on Sapphire.</a> Macromolecules. 51, 6653-6660 (2018).</li><li>Lu, X., Spanninga, S. A., Kristalyn, C. B., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Orientation+of+Phenyl+Groups+in+Poly(sodium+4-styrenesulfonate)+and+in+Poly(sodium+4-styrenesulfonate):+Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)+Mixture+Examined+by+Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy.">Surface Orientation of Phenyl Groups in Poly(sodium 4-styrenesulfonate) and in Poly(sodium 4-styrenesulfonate): Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Mixture Examined by Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy.</a> Langmuir. 26 (17), 14231-14235 (2010).</li><li>Lu, X., Clarke, M. L., Li, D., Wang, X., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Study+of+the+Interference+Effect+in+Poly(n-butyl+methacrylate)+Thin+Films+Sandwiched+between+Silica+and+Water.">A Sum Frequency Generation Vibrational Study of the Interference Effect in Poly(n-butyl methacrylate) Thin Films Sandwiched between Silica and Water.</a> Journal of Physical Chemistry C. 115, 13759-13767 (2011).</li><li>Lu, X., 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=Directly+Probing+Molecular+Ordering+at+the+Buried+Polymer/Metal+Interface+2:+Using+P-Polarized+Input+Beams.">Directly Probing Molecular Ordering at the Buried Polymer/Metal Interface 2: Using P-Polarized Input Beams.</a> Macromolecules. 45, 6087-6094 (2012).</li><li>Lu, X., Myers, J. N., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Ordering+of+Phenyl+Groups+at+the+Buried+Polystyrene/Metal+Interface.">Molecular Ordering of Phenyl Groups at the Buried Polystyrene/Metal Interface.</a> Langmuir. 30, 9418-9422 (2014).</li><li>Li, B., Lu, X., Ma, Y., Han, X., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+to+Probe+Glass+Transition+Temperatures+of+Polymer+Thin+Films.">Method to Probe Glass Transition Temperatures of Polymer Thin Films.</a> ACS Macro Letters. 4, 548-551 (2015).</li><li>Li, X., Deng, G., Ma, L., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interchain+Overlap+Affects+Formation+of+Silk+Fibroin+Secondary+Structure+on+Hydrophobic+Polystyrene+Surface+Detected+via+Achiral/Chiral+Sum+Frequency+Generation.">Interchain Overlap Affects Formation of Silk Fibroin Secondary Structure on Hydrophobic Polystyrene Surface Detected via Achiral/Chiral Sum Frequency Generation.</a> Langmuir. 34, 9453-9459 (2018).</li><li>Kai, S., Li, X., Li, B., Han, X., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium-dependent+hydrolysis+of+supported+planar+lipids+was+triggered+by+honey+bee+venom+phospholipase+A2+with+the+right+orientation+at+the+interface.">Calcium-dependent hydrolysis of supported planar lipids was triggered by honey bee venom phospholipase A2 with the right orientation at the interface.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 20, 63-67 (2018).</li><li>Wang, J., Buck, S., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy+Studies+on+Protein+Adsorption.">Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy Studies on Protein Adsorption.</a> Journal of Physical Chemistry B. 106, 11666-11672 (2002).</li><li>Wang, J., 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=Detection+of+Amide+I+Signals+of+Interfacial+Proteins+in+Situ+Using+SFG.">Detection of Amide I Signals of Interfacial Proteins in Situ Using SFG.</a> Journal of American Chemical Society. 125, 9914-9915 (2003).</li><li>Nguyen, K. 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=Probing+the+Spontaneous+Membrane+Insertion+of+a+Tall-Anchored+Membrane+Protein+by+Sum+Frequency+Generation+Spectroscopy.">Probing the Spontaneous Membrane Insertion of a Tall-Anchored Membrane Protein by Sum Frequency Generation Spectroscopy.</a> Journal of American Chemistry Society. 132, 15112-15115 (2010).</li><li>Li, X., Ma, L., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+Ions+Affect+Water+Molecular+Structures+Surrounding+an+Oligonucleotide+Duplex+as+Revealed+by+Sum+Frequency+Generation+Vibrational+Spectroscopy.">Calcium Ions Affect Water Molecular Structures Surrounding an Oligonucleotide Duplex as Revealed by Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy.</a> Langmuir. , (2018).</li><li>Sartenaer, 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=Sum-frequency+generation+spectroscopy+of+DNA+monolayers.">Sum-frequency generation spectroscopy of DNA monolayers.</a> Biosensors &amp; Bioelectronics. 22, 2179-2183 (2007).</li><li>Asanuma, H., Noguchi, H., Uosaki, K., Yu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+Cation-induced+Deformation+of+DNA+Self-Assembled+Monolayers+on+Silicon:+Vibrational+Sum+Frequency+Generation+Spectroscopy.">Metal Cation-induced Deformation of DNA Self-Assembled Monolayers on Silicon: Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy.</a> Journal of American Chemistry Society. 130, 8016-8022 (2008).</li><li>Howell, C., Schmidt, R., Kurz, V., Koelsch, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sum-frequency-generation+spectroscopy+of+DNA+films+in+air+and+aqueous+environments.">Sum-frequency-generation spectroscopy of DNA films in air and aqueous environments.</a> Biointerphases. 3 (3), FC47 (2008).</li><li>Walter, S. R., Geiger, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+on+Stage:+Showcasing+Oligonucleotides+at+Surfaces+and+Interfaces+with+Second+Harmonic+and+Vibrational+Sum+Frequency+Generation.">DNA on Stage: Showcasing Oligonucleotides at Surfaces and Interfaces with Second Harmonic and Vibrational Sum Frequency Generation.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 1, 9-15 (2010).</li><li>Li, Z., Weeraman, C., Azam, M. S., Osman, E., Gibbs-Davis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+thermal+reorganization+of+DNA+immobilized+at+the+silica/buffer+interface:+a+vibrational+sum+frequency+generation+investigation.">The thermal reorganization of DNA immobilized at the silica/buffer interface: a vibrational sum frequency generation investigation.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 17, 12452-12457 (2015).</li><li>Lambert, A. G., Neivandt, D. J., Briggs, A. M., Usadi, E. W., Davies, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference+Effects+in+Sum+Frequency+Spectra+from+Monolayers+on+Composite+Dielectric/Metal+Substrates.">Interference Effects in Sum Frequency Spectra from Monolayers on Composite Dielectric/Metal Substrates.</a> Journal of Physical Chemistry B. 106, 5461-5469 (2002).</li><li>Tong, 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=Interference+effects+in+the+sum+frequency+generation+spectra+of+thin+organic+films.+I.+Theoretical+modeling+and+simulation.">Interference effects in the sum frequency generation spectra of thin organic films. I. Theoretical modeling and simulation.</a> Journal of Chemical Physics. 133, 034704 (2010).</li><li>McGall, S. J., Davies, P. B., Neivandt, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference+Effects+in+Sum+Frequency+Vibrational+Spectra+of+Thin+Polymer+Films:+An+Experimental+and+Modeling+Investigation.">Interference Effects in Sum Frequency Vibrational Spectra of Thin Polymer Films: An Experimental and Modeling Investigation.</a> Journal of Physical Chemistry B. 108, 16030-16039 (2004).</li><li>Li, 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=Interfacial+Fresnel+Coefficients+and+Molecular+Structures+of+Model+Cell+Membranes:+From+a+Lipid+Monolayer+to+a+Lipid+Bilayer.">Interfacial Fresnel Coefficients and Molecular Structures of Model Cell Membranes: From a Lipid Monolayer to a Lipid Bilayer.</a> Journal of Physical Chemistry C. 118, 28631-28639 (2014).</li><li>Zhou, J., Anim-Danso, E., Zhang, Y., Zhou, Y., Dhinojwala, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfacial+Water+at+Polyurethane-Sapphire+Interface.">Interfacial Water at Polyurethane-Sapphire Interface.</a> Langmuir. 31 (45), 12401-12407 (2015).</li><li>Gautam, K. 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=Molecular+Structure+of+Polystyrene+at+Air/Polymer+and+Solid/Polymer+Interfaces.">Molecular Structure of Polystyrene at Air/Polymer and Solid/Polymer Interfaces.</a> Physical Review Letters. 85 (18), 3854-3857 (2000).</li><li>Yan, E. Y., Fu, L., Wang, Z., Liu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+Macromolecules+at+Interfaces+Probed+by+Chiral+Vibrational+Sum+Frequency+Generation+Spectroscopy.">Biological Macromolecules at Interfaces Probed by Chiral Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy.</a> Chemical Reviews. 114, 8471-8498 (2014).</li><li>Belkin, M. A., Kulakov, T. A., Ernst, K. H., Yan, L., Shen, Y. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sum-Frequency+Vibrational+Spectroscopy+on+Chiral+Liquids:+A+Novel+Technique+to+Probe+Molecular+Chirality.">Sum-Frequency Vibrational Spectroscopy on Chiral Liquids: A Novel Technique to Probe Molecular Chirality.</a> Physical Review Letters. 85, 4474 (2000).</li><li>Rockwood, D. 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=Materials+fabrication+from+Bombyx+mori+silk+fibroin.">Materials fabrication from Bombyx mori silk fibroin.</a> Nature Protocols. 6, 1612-1631 (2011).</li></ol>

분자 수준에서 구조 정보를 조사하기 위해 SFG는 고유의 장점 (즉, 단층 또는 하위 단면 감도 및 계면 선택성)을 가지고 있으며, 이는 솔리드 / 솔리드, 솔리드 / 액체, 고체/가스, 액체/가스, 액체/액체 인터페이스. 장비 유지 보수 및 광학 정렬은 여전히 시간이 많이 걸리지만 표면 및 인터페이스에서 상세한 분자 수준 정보를 얻을 수 있다는 점에서 보수가 중요합니다.
프로?...

화 주파수 생성 (SFG) 진동 분광법의 개발은 30 년 전1,2. 계면 선택성 및 하위 단층 감도의 고유성은 SFG 진동 분광법을 물리학, 화학, 생물학 및 재료 과학 등의 분야에서 많은수의 연구자들이 평가하게 합니다 3,4 ,5. 현재 표면 및 인터페이스와 관련된 광범위한 과학적 문제가 SFG를 사용하여 조사되고 있으며, 특히 중합체 및 생체 거시 분자와 관련된 복잡한 인터페이스(예: 체인 구조 및 구조적 이완)에 대해 매장 된 폴리머 인터페이스, 단백질 이차 구조및 계면 물 구조 9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25,26.
폴리머 표면 및 인터페이스의 경우, 박막 샘플은 일반적으로 원하는 표면 또는 인터페이스를 얻기 위해 스핀 코팅으로 제조됩니다. 문제는 준비된 필름의 두 인터페이스로부터의 신호 간섭으로 인해 발생하며, 이는 수집된 SFG스펙트럼(27,28,29)을분석하는 데 불편함을 초래한다. 대부분의 경우 필름/기판 또는 필름/기타 매체중 하나의 인터페이스에서만 진동 신호가 바람직합니다. 사실,이 문제에 대한 해결책은 실험적으로 바람직한 인터페이스에서 광필드를 최대화하고 다른 인터페이스에서 광필드를 최소화하는 것은 매우 쉽습니다. 따라서, 프레넬 계수 또는 국부적 필드 계수는 박막 모델을 통해 계산되어야 하며 실험 결과3,9,10,11에대하여 검증되어야 한다. 12,13,14,15,30.
위의 배경을 염두에 두고 분자 수준에서 기초 과학을 이해하기 위해 일부 중합체 및 생물학적 인터페이스를 조사 할 수 있습니다. 다음에서, 예를 들어, 세 가지 계면 문제를 예로 들자면, 폴리티렌(PS) 표면에 폴리(2-hydroxyethyl methacrylate) 표면 및 기판9와의 부설 된 인터페이스, 실크 섬유린 (SF) 이차 구조물의 형성 및 모델 단사슬 올리고뉴클레오티드 듀플렉스16,21을둘러싼 물 구조는 SFG 진동 분광법을 기본 과학과 관련하여 계면 분자 수준 구조를 밝히는 데 어떻게 도움이되는지 보여줍니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC)&#160;</td>
			<td>Avanti Polar Lipids, Inc.</td>
			<td>850355P-1g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous ethanol</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td>100092680</td>
			<td>&#8805;99.7%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaF2 prism</td>
			<td>Chengdu YaSi Optoelectronics Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride anhydrous</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td>10005817</td>
			<td>&#8805;96.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>deuterated DPPC (d-DPPC)</td>
			<td>Avanti Polar Lipids, Inc.</td>
			<td>860345P-100mg</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electromagnetic oven</td>
			<td>Zhejiang Supor Co., Ltd</td>
			<td>C21-SDHCB37</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Langmuir-Blodgett (LB) trough</td>
			<td>KSV NIMA Co., Ltd.</td>
			<td>KN 2003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium bromide anhydrous</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td>20056926</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Milli-Q synthesis system</td>
			<td>Millipore</td>
			<td></td>
			<td>Ultrapure water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma cleaner</td>
			<td>Chengdu Mingheng Science&#38;Technology Co., Ltd</td>
			<td>PDC-MG</td>
			<td>Oxygen plasma cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td>
			<td>192066 MSDS</td>
			<td>Mw = 300 000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co., LLC.</td>
			<td>330345 MSDS</td>
			<td>Mw = 48 kDa and Mn = 47 kDa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk cocoons</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>From Bombyx mori</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single complementary strand of oligonucleotide</td>
			<td>Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd.</td>
			<td>H03596</td>
			<td>5&#39;-CGAAGGCTTCCAGCT-3&#39;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single strand of oligonucleotide</td>
			<td>Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd.</td>
			<td>H04936</td>
			<td>&#160;3&#162;-end modified by cholesterol-triethylene glycol(Chol-TEG) (5&#162;-GCTTCCGAAGGTCGA-3&#162;)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium carbonate anhydrous</td>
			<td>Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td>10019260</td>
			<td>&#8805;99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin-coater</td>
			<td>Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences</td>
			<td>KW-4A</td>
			<td>For the prepartion of ploymer films&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Step profiler</td>
			<td>Veeco</td>
			<td>DEKTAK 150</td>
			<td>For the measurement of film thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sum frequency generation (SFG) vibrational spectroscopy system</td>
			<td>EKSPLA</td>
			<td></td>
			<td>A commercial picosecond SFG system</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

interfacial molecular-level structures of polymers and biomacromolecules revealed via sum frequency generation vibrational spectroscopy

2차 비선형 광학 분광법으로서, 합계 주파수 생성(SFG) 진동 분광법은 다양한 표면과 인터페이스를 조사하는 데 널리 사용되어 왔습니다. 이 비침습적 광학 기술은 단층 또는 하위 단일층 감도로 국소 분자 수준 정보를 제공할 수 있습니다. 우리는 여기에서 거대 분자와 생체 거대 분자 둘 다를 위한 매장된 계면을 선택적으로 검출하는 방법에 대한 실험적인 방법론을 제공하고 있습니다. 이를 염두에 두고, 실크 섬유인의 계면 보조 구조와 모델 짧은 사슬 올리고뉴클레오티드 이중 을 둘러싼 물 구조가 논의된다. 전자는 체인 체인 중복 또는 공간 감금 효과를 나타내며, 후자는 물의 키랄 척추 상부 구조로 인한Ca2+ 이온에 대한 보호 기능을 보여줍니다.

프로토콜 섹션의 프레넬 계수 부분에서는 이론적으로 한 번에 하나의 인터페이스만 선택적으로 감지하는 것이 가능하다는 것을 보여 주어 도모했습니다. 여기서, 실험적으로, 우리는 이 방법론이 그림 5 및 그림 6에 도시된 바와 같이 기본적으로 정확하다는 것을 확인하였다.
도 5는 ~150 nm PHEMA 하이드로겔 필?...

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Interfacial Molecular-level Structures of Polymers and Biomacromolecules Revealed via Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy

종합적으로 활용되는 합계 주파수 생성(SFG) 진동 분광법은 중합체 및 생체 거시적 계면에서 일어나는 사슬 형태 순서 및 이차 구조 변화를 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다.

합계 주파수 생성 진동 분광법을 통해 밝혀진 중합체 및 생체 거력의 계면 분자 수준 구조

As a second-order nonlinear optical spectroscopy, sum frequency generation (SFG) vibrational spectroscopy has widely been used in investigating various ...

합계 주파수 생성 진동 스펙트럼은 얼굴 간 선택성을 가진 인터페이스를 조사하기 위해 장착됩니다. 그러나 프레스넬 계수 방법은 다른 인터페이스가 있을 때 간섭 효과를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. SFG의 주요 장점은 얼굴 간 선택성 및 서브모노레이어 감도입니다.이 비침습적 광학 기술은 고체 액체, 고체 고체, 액체 액체, 고체 가스 및 액체 가스 인터페이스와 같은 다양한 인터페이스를 투자하는 데 적합합니다. 초보자는 광학 및 SFG 전문가의 도움으로 SFG 시스템을 운영하는 연습을 많이 받을 것을 권장합니다. 바로 가기가 없습니다.SFG는 일반적으로 강력한 기술로 인정받지 못하므로 더 많은 청중의 관심을 끌고 더 많은 연구자들이 이 기술을 적용하도록 장려하고자 합니다. 시작하려면, 무수성 에탄올에서 폴리-2-하이드록시틸 메타크레이트 또는 PHEMA의 중량 용액으로 약 5밀리터를 준비한다. 사용 3일 전에 솔루션을 실험실에 보관하십시오.다음으로, 4개의 IR 급 칼슘 불소 오른쪽 각진 프리즘을 분석 등급의 무수성 톨루엔에 적어도 12시간 동안 담급니다. 그런 다음 프리즘을 에탄올 30밀리터에 담그고 약 10분 동안 면으로 표면을 닦아냅니다. 프리즘을 2분 동안 초순수물로 헹구고 질소 가스로 건조시다.다음으로, 프리즘을 산소 플라즈마 클리너에 놓고 챔버를 대피시다. 프리즘을 산소 플라즈마로 4분 동안 치료하고 사용될 때까지 챔버에 보관하십시오. 필름 제제는 플라즈마 처리의 1 시간 이내에 발생해야합니다.이 연구에서는 장벽 인터페이스를 선택적으로 감지하기 위해 프레스날 계수 모델의 계산된 결과에 따라 적절한 필름 두께를 선택하는 것이 매우 중요합니다. PHEMA 필름을 준비할 준비가 되면 스핀 코터의 프리즘 홀더에 깨끗한 프리즘을 수정하고 에탄올에 PHEMA 용액 을 프리즘에 1방울을 적용하십시오. 1, 500 RPM에서 스핀 코터를 1분 동안 실행하여 PHEMA 필름을 준비합니다.같은 방법으로 PHEMA와 추가 플라즈마 처리 프리즘을 코팅. 진공 오븐에서 필름을 최소 10시간 동안 섭씨 80도로 설정합니다. 실험을 수행하기 위해 프리즘의 PHEMA 코팅 된 면을 탈온 화 된 물에 배치합니다.10-20분 정도 기다린 다음 일부 주파수 생성 분광법과 함께 물과 프리즘 인터페이스에서 얼굴 PHEMA 구조를 평가합니다. FGS 시스템을 작동하는 동안 광선이 직접 눈에 들어오지 못하게 합니다. 실크 섬유질 용액을 준비하기 시작하려면 0.02 의 3 리터의 3 리터를 끓이도록 탄산 나트륨을 가열합니다.이 용액에 7.5 그램의 봄비크스 모리 실크 고치를 30 분 동안 저어줍니다. 섬유질을 깨끗한 용기에 옮기고 2~3리터의 탈이온화된 물로 8-10분 간 저어서 원치 않는 세리신 분자를 씻어낸다. 적어도 15 시간 동안 60섭씨에서 진공 오븐에서 섬유질 물질을 건조시십시오.다음으로, 9.3 의 어수성 리튬 브로마이드의 4 밀리터에 건조, 탈검 실크 섬유의 1 그램을 용해. 2시간 동안 60°C로 액액을 저어줍니다. 그런 다음 실크 섬유용액을 3, 500 달튼 투석 백에 넣습니다.3일 동안 1리터의 탈온화된 물에 용액을 투석하여 하루에 세 번 물을 교체합니다. 투석이 완료되면 실크 섬유증 용액을 섭씨 4도에 보관하십시오. 다음으로, 이전에 설명된 방법을 사용하여 칼슘 불소 프리즘을 청소하고 체중 폴리스티렌 용액에 의해 3.5 %에서 얇은 폴리스티렌 필름으로 코팅하십시오.폴리스티렌 코팅 프리즘을 실크 섬유증 용액과 접촉하고 SFG 분광법과 폴리스티렌 실크 섬유진 인터페이스를 검사합니다. 올리고뉴클레오티드 이중을 준비하기 시작하려면, 초순수의 0.5 밀리터에 적절한 단일 가닥 올리고뉴클레오티드의 10 나노몰을 용해한다. 무료 올리고뉴클레오티드도 마찬가지입니다.밀리리터 이중 올리고뉴클레오티드 용액당 10나노몰을 획득하기 위해 솔루션을 결합합니다. 그런 다음 DPPC 2밀리그램, 단호DPPC 2밀리그램, 클로로포름 1밀리리터를 결합하여 지질 용액을 얻습니다. 다음으로, 깨끗하고 플라즈마는 이전에 설명한 바와 같이 칼슘 불소 프리즘을 치료합니다.랭뮤어-블로젯 트로프의 샘플 홀드에 이 프리즘을 부착합니다. 산화된 물로 쓰러를 채우고 프리즘의 한 얼굴을 분당 1밀리미터로 트로프에 넣습니다. 지질 용액의 여러 마이크로리터를 수면에 주입하고 표면 압력이 미터당 약 12 밀리터리에서 안정화될 때까지 기다립니다.그런 다음 분당 5밀리미터에서 지질 단층 압축을 시작합니다. 표면 압력이 미터당 34 밀리뉴턴에 도달하면 분당 1 밀리미터에서 프리즘을 들어 올립니다. 다음으로 1-100 의 어금니 비율로 이중 올리고뉴클레오티드 용액과 지질 용액의 혼합물500 마이크로리터를 준비한다.그런 다음 Langmuir-Blodgett 트로프를 탈온화 물로 채워진 원통형 폴리테트라플루오레틸렌 용기로 대체합니다. 표면 압력이 미터당 34 밀리 뉴턴에 도달 할 때까지 물에 올리고 뉴클레오티드 지질 혼합물을 주입하십시오. 지질 올리고뉴클레오티드 혼합물과 접촉하여 프리즘의 지질 단층 코팅 면을 넣어 최종 시료를 형성한다.FSG 분광법으로 치랄 및 부수 진동 신호를 평가합니다. 이 첫 번째 예에서, PHEMA 하이드로겔과 칼슘 불소 프리즘 사이의 인터페이스는 SFG 스펙트럼에서 선명한 피크를 보였다. 이것은 칼슘 불소와 하이드로겔 사이의 매끄러운 인터페이스에 기인했다.하이드로겔과 주변 물 사이의 인터페이스는 물 분자가 하이드로겔의 대부분으로 확산 될 수 있기 때문에 더 광범위하고 덜 강렬한 특징을 가지고 있었습니다. 여기서 실크 섬유진 농도가 임계 중첩 농도 이상으로 높았을 때 메탄올을 유도제로 첨가하지 않는 한 용액 폴리스티렌 인터페이스에서 키랄 이차 구조를 검출하였다. 임계 중첩 농도 아래, 키랄 SFG 신호는 솔루션 폴리스티렌 인터페이스에서 보조없이 형성 된 주문 보조 구조를 나타내는 메탄올을 추가하지 않고도 검출되었다.이중 올리고뉴클레오티드 고정지질 이중층 샘플에서 칼슘 이온 농도를 변화시키는 것은 주로 경미한 홈에서 치랄 척추의 나중에 수분에 대응하는 키랄 수분 신호에 큰 영향을 미치지 않았다. 대조적으로, 칼슘 농도는 주로 복층 체인과 이중층을 둘러싼 물 층과 일치하는 부뇌 물 신호에 영향을 미쳤다. 이 모든 것을 통해 물 층의 키랄 척추칼슘 이온에서 올리고 뉴클레오티드를 보호 할 수 있음을 시사했다.프레스넬 계수를 계산하고 적절한 필름 두께를 선택하면 간섭 문제를 해결할 수 있습니다. 다중 반사 및 굴절이 인터페이스에서 올바른 전기전지 분포로 간주되는 경우 조정할 수 있습니다. 스텝 코팅 및 화학 증기 증착과 같은 원하는 두께로 박막을 준비하는 데 사용할 수있는 대체 방법이 있습니다.접착, 휘팅, 마찰 및 기타 특성과 관련된 표면 및 얼굴 내 구조를 감지하면 연구원이 기본 메커니즘을 이해하고 새로운 기능성 물질을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 메서드는 다양한 인터페이스를 조사해야 하는 다른 시스템에도 적용할 수 있습니다. 그러나 광선이 전파되기를 바라는 매체는 투명해야 합니다.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Fabricating a UV-Vis and Raman Spectroscopy Immunoassay Platform

자외선 VI와 라만 분광학 면역 플랫폼 제조

Immunoassays are used to detect proteins based on the presence of associated antibodies. Because of their extensive use in research and clinical settings, ...

연구

생화학

Force Spectroscopy of Single Protein Molecules Using an Atomic Force Microscope

원자 힘 현미경을 사용 하 여 단일 단백질 분자 힘 분광학

The determination of the folding process of proteins from their amino acid sequence to their native 3D structure is an important problem in biology. ...

A11-positive &#946;-amyloid Oligomer Preparation and Assessment Using Dot Blotting Analysis

A11-positive ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-amyloid Oligomer Preparation and Assessment Using Dot Blotting Analysis

A11-긍정적인 β 아 밀 로이드 올리고 머 준비 및 평가 분석 Blotting 도트를 사용 하 여

&#946;-amyloid (A&#946;) is a hydrophobic peptide with an intrinsic tendency to self-assemble into aggregates. Among various aggregates, A&#946; oligomer ...

Covalent Immobilization of Proteins for the Single Molecule Force Spectroscopy

단일 분자 힘 분광학에 대 한 단백질의 화학식 동원 정지

In recent years, atomic force microscopy (AFM) based single molecule force spectroscopy (SMFS) extended our understanding of molecular properties and ...

Measuring Interactions of Globular and Filamentous Proteins by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) and Microscale Thermophoresis (MST)

Measuring Interactions of Globular and Filamentous Proteins by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy NMR and Microscale Thermophoresis MST

Filamentous proteins such as vimentin provide organization within cells by providing a structural scaffold with sites that bind proteins containing plakin ...

A Fluorescence Fluctuation Spectroscopy Assay of Protein-Protein Interactions at Cell-Cell Contacts

셀 연락처에서 단백질 단백질 상호 작용의 형광 변동 분광학 분석 결과

A variety of biological processes involves cell-cell interactions, typically mediated by proteins that interact at the interface between neighboring ...

Looking Outwards: Isolation of Cyanobacterial Released Carbohydrate Polymers and Proteins

바깥쪽을 바라보며: 시안박테리아 방출 탄수화물 고분자 및 단백질 의 분리

Cyanobacteria can actively secrete a wide range of biomolecules into the extracellular environment, such as heteropolysaccharides and proteins. The ...

Characterization at the Molecular Level using Robust Biochemical Approaches of a New Kinase Protein

새로운 키나제 단백질의 강력한 생화학 적 접근법을 사용하여 분자 수준에서특성화

Extensive whole genome sequencing has identified many Open Reading Frames (ORFs) providing many potential proteins. These proteins may have important ...

OaAEP1-Mediated Enzymatic Synthesis and Immobilization of Polymerized Protein for Single-Molecule Force Spectroscopy

단일 분자 힘 분광학을 위한 OaAEP1 중재된 효소 합성 및 중합단백질의 고정화

Chemical and bio-conjugation techniques have been developed rapidly in recent years and allow the building of protein polymers. However, a controlled ...

Characterization of Amyloid Structures in Aging C. Elegans Using Fluorescence Lifetime Imaging

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형광 일생 화상 진찰을 사용하여 노화 C. Elegans에 있는 아밀로이드 구조물의 특성화

Amyloid fibrils are associated with a number of neurodegenerative diseases such as Huntington&#39;s, Parkinson&#39;s, or Alzheimer&#39;s disease. These ...