Name: interfacial molecular-level structures of polymers and biomacromolecules revealed via sum frequency generation vibrational spectroscopy
Uploaded: 2019-08-13T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Interfacial Molecular-level Structures of Polymers and Biomacromolecules Revealed via Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy at JoVE.com

Bu çalışma, Çin Temel Araştırma Devlet Anahtar Geliştirme Programı (2017YFA0700500) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (21574020) tarafından desteklenmiştir. Jiangsu Yüksek Öğretim Kurumları (PAPD) ve Deneysel Biyomedikal Mühendisliği Ulusal Gösteri Merkezi Öncelikli Akademik Program Geliştirme tarafından finanse edilen bir proje olan Merkez Üniversiteler için Temel Araştırma Fonları Eğitim (Güneydoğu Üniversitesi) de büyük beğeni topladı.

1. SFG deneysel
<ol><li>Bir Nd:YAG lazerdayalı ,~ 20 ps ve 50 Hz bir frekans ile temel bir 1064 nm Kiriş sağlayan ticari bir pikosecond SFG sistemi (Tablo Malzemeler) kullanın.</li>
	<li>İkinci ve üçüncü harmonik modülleri kullanarak temel 1064 nm ışını 532 nm'lik bir Kirişe ve 355 nm'lik Bir Kirişe dönüştürün. Optik parametrik nesil (OPG)/optik parametrik amplifikasyon (OPA)/ ile frekans aralığını 1000 ile 4000 cm-1 arasında değişen diğer giriş...

<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>

Yapısal bilgileri moleküler düzeyden araştırmak için SFG'nin, katı/katı, katı/ katı gibi çeşitli arayüzleri incelemek için uygulanabilen doğal avantajları (yani, monolayer veya alt-monolayer duyarlılığı ve interfacial seçicilik) vardır. sıvı, katı/gaz, sıvı/gaz, sıvı/sıvı arayüzleri. Ekipman bakımı ve optik hizalama hala zaman alıcı olmasına rağmen, ödeme yüzeylerde ve arayüzlerde ayrıntılı moleküler düzeyde bilgi elde edilebilir önemli.
Probi...

Toplam frekans üretimi gelişimi (SFG) titreşimsi spektroskopisi Shen ve ark. otuz yıl önce1,2tarafından yapılan işe geri tarihli olabilir . Interfasiyal seçicilik ve alt-monolayer duyarlılık teklik SFG titreşimsi spektroskopi fizik, kimya, biyoloji ve malzeme bilimi, vb 3 alanlarında araştırmacıların çok sayıda tarafından takdir yapar,4 ,5. Şu anda, yüzeyler ve arayüzler ile ilgili bilimsel konular geniş bir yelpazede, özellikle polimerler ve biyomakromoleküller ile ilgili karmaşık arayüzler için, zincir yapıları ve yapısal gevşeme gibi SFG kullanılarak araştırılmaktadır gömülü polimer arayüzleri, protein ikincil yapıları ve interfacial su yapıları9,10,11,12,13,14, 15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25,26.
Polimer yüzeyler ve arayüzler için, ince film örnekleri genellikle istenilen yüzeyleri veya arayüzleri elde etmek için spin-kaplama ile hazırlanır. Sorun, hazırlanan filmlerin iki arabiriminden gelen sinyal paraziti nedeniyle ortaya çıkar, bu da toplanan SFG spektrum27,28,29'unanalizinde rahatsızlık sağlar. Çoğu durumda, sadece tek bir arabirimden gelen titreşim sinyali, film/substrat veya film/diğer ortam, arzu edilir. Aslında, bu sorunun çözümü oldukça kolaydır, yani, deneysel arzu arayüzü ışık alanları maksimize etmek ve diğer arayüz ışık alanları en aza indirmek. Bu nedenle, Fresnel katsayıları veya yerel alan katsayıları ince film modeli ile hesaplanması ve deneysel sonuçlara göre doğrulanması gerekir3,9,10,11, 12,13,14,15,30.
Yukarıdaki arka plan göz önünde bulundurularak, temel bilimi moleküler düzeyden anlamak için bazı polimer ve biyolojik arayüzler araştırılabilir. Aşağıda, örnek olarak üç interfasiyal konu ele: probing poli (2-hidroksietil metakrilat) (PHEMA) yüzey ve substrat 9 ile gömülü arayüz,polistiren (PS) yüzeyinde ipek fibroin (SF) ikincil yapıların oluşumu ve model kısa zincirli oligonükleotid dubleks çevreleyen su yapıları16,21, Biz Nasıl SFG titreşimsi spektroskopi altta yatan bilim ile bağlantılı olarak interfacial moleküler düzeyde yapıları ortaya çıkarmak için yardımcı olacağını gösterecektir.

<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

İkinci dereceden doğrusal olmayan optik spektroskopi olarak, sum frekans üretimi (SFG) titreşimsel spektroskopi çeşitli yüzeylerin ve arayüzlerin araştırılmasında yaygın olarak kullanılmıştır. Bu non-invaziv optik teknik monolayer veya submonolayer duyarlılık ile yerel moleküler düzeyde bilgi sağlayabilir. Burada hem makromoleküller hem de biyomakromoleküller için gömülü arayüzü seçici olarak nasıl tespit edebileceğimize ilişkin deneysel metodoloji salıyoruz. Bu göz önünde bulundurularak, model kısa zincirli oligonükleotid dubleks etrafındaki ipek fibroinin in interfasiyal sekonder yapıları ve su yapıları tartışılmıştır. Eski bir zincir-zincir örtüşme veya mekansal hapsi etkisi gösterir ve ikinci su chiral omurga üstyapısı ndan kaynaklanan Ca2 + iyonları karşı bir koruma fonksiyonu gösterir.

Protokol Bölümü Fresnel katsayısı bölümünde, teorik olarak, tek bir arabirimi aynı anda seçici olarak algılamanın mümkün olduğunu gösterdik. Burada, deneysel olarak, şekil 5 ve Şekil6'da gösterildiği gibi, bu metodolojinin temelde doğru olduğunu doğruladık.
Şekil 5 ~ 150 nm PHEMA hidrojel film ile su intrusion sonra gömülü interfacial PHEMA yapısını gösterir ve <strong clas...

Watch this Scientific Journal Video about Interfacial Molecular-level Structures of Polymers and Biomacromolecules Revealed via Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy at JoVE.com

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

Kapsamlı olarak kullanılan, toplam frekans üretimi (SFG) titreşimsi polimer ve biyomakromolekül arayüzlerinde meydana gelen zincir konformasyonel düzen ve ikincil yapısal değişim ortaya çıkarmak için yardımcı olabilir.

Toplam Frekans Üretimi TitreşimSpektroskopisi Ile Ortaya Çıkan Polimerlerin ve Biyomakromoleküllerin İnterasfer Moleküler Düzey Yapıları

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

Toplam frekans üretimi titreşim spektrumları interfacial seçicilik ile arayüzleri araştırmak için donatılmıştır. Ancak Fresnel katsayısı yöntemi, başka bir arabirim olduğunda girişim efektinin giderilmesine yardımcı olabilir. SFG'nin en büyük avantajı interfasiyal seçicilik ve alt monolayer duyarlılığıdır.Bu noninvaziv optik teknik katı-sıvı, katı-katı, sıvı-sıvı, katı gaz ve sıvı-gaz arayüzleri gibi çeşitli arayüzler yatırım için uygundur. Yeni başlayanların optik ve SFG uzmanlarının yardımıyla SFG sistemini çalıştıran bir çok pratik elde etmelerini öneriyoruz. Kısayollar yok.SFG genellikle güçlü bir teknik olarak kabul edilmemiştir, bu yüzden daha fazla izleyici ilgi çekmek ve bu tekniği uygulamak için daha fazla araştırmacı teşvik etmek istiyorum. Başlamak için, hidrosusuz etanol poli-2-hidroksietil metakrilat veya PHEMA ağırlık çözeltisi ile iki veya% 4 ya yaklaşık beş mililters hazırlamak. Çözeltiyi kullanmadan üç gün önce laboratuarda saklayın.Daha sonra, en az 12 saat boyunca analitik sınıf susuz toluen dört IR dereceli kalsiyum florür sağ açılı prizma ıslatın. Daha sonra prizmaları 30 mililters etanol etanol batırın ve yaklaşık 10 dakika boyunca degreasing pamuk ile yüzeyleri silin. Prizmayı ultra saf suyla iki dakika durulayın ve azot gazıyla kurulayın.Sonra, prizmaları oksijen plazma temizleyicisi yerleştirin ve odayı boşaltın. Prizmaları oksijen plazması ile dört dakika tedavi edin ve kullanılana kadar odada tutun. Film hazırlığı plazma tedavisinden sonraki bir saat içinde yapılmalıdır.Bu çalışmada bariyer arayüzünü seçici olarak saptamak için Fresnal katsayı modelinin hesaplanan sonucuna göre uygun film kalınlığının seçimi büyük önem taşımaktadır. PHEMA filmlerini hazırlamaya hazır olduğunuzda, bir spin kaplama üzerinde bir prizma tutucutemiz bir prizma düzeltmek ve prizma etanol PHEMA çözeltisinin bir damla uygulayın. Spin coater'ı PHEMA filmini hazırlamak için bir dakika lığına 1, 500 RPM'de çalıştırın.Coat ek plazma aynı şekilde PHEMA ile prizmalar tedavi. Anneal bir vakum fırında filmler en az 10 saat boyunca 80 santigrat derece ayarlayın. Deney icra etmek için deiyonize su prizma PHEMA kaplı yüz yerleştirin.10 ila 20 dakika bekleyin ve daha sonra bazı frekans üretimi spektroskopi ile su ve prizma arayüzleri interfacial PHEMA yapısını değerlendirmek. FGS sistemi çalışırken ışık ışınının doğrudan gözlerinize girmesine izin vermeyin. İpek fibroin çözeltisi hazırlamaya başlamak için kaynamaya 0.02 molar sulu sodyum karbonat üç litre ısı.30 dakika karıştırarak bu çözeltide 7,5 gram Bombyx mori ipek kozakaynatın. Lifli maddeyi temiz bir kap ta aktarın ve istenmeyen sericin moleküllerini yıkamak için sekiz ila 10 dakika boyunca 2-3 litre deiyonize su karıştırın. Lifli maddeyi 60 derecede bir vakum fırınında en az 15 saat kurulayın.Daha sonra, kuru bir gram çözün, 9.3 molar sulu lityum bromür dört mililters ipek fibroin degummed. Çözeltiyi 60 derecede iki saat karıştırın. Sonra 3, 500 Dalton diyaliz torbasına ipek fibroin çözeltisi yerleştirin.Üç gün boyunca bir litre deiyonize suya karşı çözeltiyi diyalize, suyu günde üç kez değiştirin. Diyaliz tamamlandıktan sonra, dört santigrat derece ipek fibroin çözeltisi saklayın. Daha sonra, kalsiyum florür prizmasını temizlemek ve ağırlık polistiren çözeltisi ile %3,5'lik ince bir polistiren filmle kaplamak için daha önce açıklanan yöntemleri kullanın.Polistiren kaplı prizmayı ipek fibroin çözeltisi ile temas halinde yerleştirin ve SFG spektroskopisi ile polistiren ipek fibroin arabirimini inceleyin. Oligonükleotid dupleks hazırlamaya başlamak için, uygun tek iplikçikli oligonükleotitin 10 nanomol'unu 0,5 mililters ultrasaf suda çözün. Ücretsiz oligonükleotid için aynı şeyi yapın.Mililitre dupleks oligonükleotid çözeltisi başına 10 nanomoles elde etmek için çözümleri birleştirin. Sonra dppc iki miligram birleştirmek, deuterated DPPC iki miligram, ve kloroform bir mililitre lipid çözeltisi elde etmek için. Daha sonra, temiz ve plazma daha önce açıklandığı gibi bir kalsiyum florür prizma tedavi.Bu prizmayı Langmuir-Blodgett çukurunun örnek tutununa bağla. Çukuru deiyonize suyla doldurun ve prizmanın bir yüzünü dakikada bir milimetrelik çukura indirin. Su yüzeyine lipid çözeltisinin birkaç mikrolitre enjekte edin ve yüzey basıncının metre başına yaklaşık 12 milinewton seviyesinde sabitlemesini bekleyin.Sonra dakikada beş milimetre lipid monolayer sıkıştırma başlar. Yüzey basıncı metre başına 34 milinewton ulaştığında dakikada bir milimetre de oluk prizma kaldırın. Sonraki bir ila 100 molar oranı dubleks oligonükleotid çözeltisi ve lipid çözeltisi karışımı 500 mikrolitre hazırlamak.Daha sonra Langmuir-Blodgett yalak bir silindirik politetrafloretilen konteyner deiyonize su ile dolu değiştirin. Yüzey basıncı metre başına 34 milinewtonulaşana kadar su üzerine oligonükleotid lipid karışımı enjekte. Son örneği oluşturmak için lipid oligonükleotid karışımı ile temas prizma lipid monokatmanlı kaplı yüz koyun.FSG spektroskopisi ile chiral ve achiral su titreşim sinyallerini değerlendirin. Bu ilk örnekte, PHEMA hidrojelleri ve kalsiyum florür prizma arasındaki arayüz SFG spektrumunda net keskin zirveler gösterdi. Bu kalsiyum florür ve hidrojel arasındaki pürüzsüz arayüzü atfedilen oldu.Su molekülleri hidrojel in toplu içine yayılabilir, çünkü hidrojel ve çevreleyen su arasındaki arayüz daha geniş, daha az yoğun özelliklere sahipti. Burada ipek fibroin konsantrasyonu kritik çakışan konsantrasyonun üzerinde yken, metanol indükleyen bir ajan olarak eklenmedikçe çözelti polistiren arabiriminde chiral sekonder yapılar tespit edildi. Kritik çakışan konsantrasyonun altında, çözelti polistiren arabiriminde desteksiz oluşan ikincil yapıların olduğunu belirten metanol eklenmeden bile chiral SFG sinyalleri tespit edildi.Dupleks oligonükleotid demirli lipid çift katmanlı örnek kalsiyum iyon konsantrasyonu değişen öncelikle minör oluk chiral omurga daha sonra hidrasyon karşılık chiral su sinyali üzerinde önemli bir etkisi yoktu. Buna karşılık, kalsiyum konsantrasyonu güçlü öncelikle dupleks zinciri ve çift katmanlı çevreleyen su tabakası karşılık achiral su sinyalleri etkiledi. Tüm bunlar üzerinde su tabakasının chiral omurga kalsiyum iyonları oligonükleotid koruyabilir önerdi.Fresnel katsayısının hesaplanması ve uygun bir film kalınlığının seçilmesi girişim sorunlarını çözebilir. Çoklu yansıma ve kırılma olarak kabul edilirse, arayüzlerde doğru elektrik alan dağılımı ayarlanabilir. Adım kaplama ve kimyasal buhar birikimi gibi istenilen kalınlıkta ince filmler hazırlamak için kullanılabilecek alternatif yöntemler vardır.Yapışma, mezgit, sürtünme ve diğer özelliklerle ilgili yüzey ve yüzlerarası yapıların saptanması, araştırmacıların altta yatan mekanizmaları anlamalarına ve yeni fonksiyonel malzemeler geliştirmelerine yardımcı olabilir. Bu yöntem, çeşitli arabirimlerin araştırılması gereken diğer sistemlere de uygulanabilir. Ancak, ışık demetleri yaymak istediğiniz orta şeffaf olmalıdır.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Fabricating a UV-Vis and Raman Spectroscopy Immunoassay Platform

Bir UV-Vis ve Raman Spektroskopisi İmmunoassay Platformu imalatı

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

Force Spectroscopy of Single Protein Molecules Using an Atomic Force Microscope

Kuvvet spektroskopisi bir Atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak tek Protein moleküllerinin

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-pozitif β-amiloid Oligomer hazırlama ve değerlendirme sistemini kullanarak Dot Blot Analizi

&#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

Proteinler kovalent immobilizasyon için tek molekül kuvvet spektroskopisi

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

Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (NMR) ve Microscale Thermophoresis (MST) tarafından küresel ve ipliksi protein etkileşimleri ölçme

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

Bir floresan dalgalanma spektroskopisi tahlil Protein-Protein etkileşimlerinin hücre-hücre kişiler

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

Dışa bakıyor: Siyanobacterial serbest karbonhidrat polimerleri ve proteinleri Izolasyonu

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

Yeni kinaz proteinin sağlam biyokimyasal yaklaşımlar kullanılarak moleküler düzeyde karakterize edilmesi

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

OaAEP1-Tek Moleküllü Kuvvet Spektroskopisi İçin Polimerize Proteinin Aracılı Enzimatik Sentezi ve Immobilizasyonu

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

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

Yaşlanma C. Floresan Yaşam Boyu Görüntüleme Kullanarak Elegans Amiloid Yapıların Karakterizasyonu

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