Name: synthesis of information-bearing peptoids and their sequence-directed dynamic covalent self-assembly
Uploaded: 2020-02-06T13:00:00
Duration: 9 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af det amerikanske department of Energy, Office of Science, Basic Energy Sciences, under Award #DESC0012479. S.C.L. anerkender støtte fra National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program, og A.F.A. anerkender støtte fra Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC).

FORSIGTIG: Flere kemikalier, der anvendes i denne protokol, er ætsende, brandfarlige eller giftige og må kun anvendes under en kemisk røghætte. Brug venligst passende personlige værnemidler, og se alle relevante sikkerhedsdatablade (SDS) før brug.
1. Monomer syntese
BEMÆRK: Primære aminer blev syntetiseret i henhold til offentliggjorte tilgange.
<ol><li>Syntese af 4-(2-aminoethyl)-N-(allylcarbonyloxy)phenylamin (Npam)25,28<ol>
<li>Der tilsættes 5,0 g (36,7 mmol) 4-(2-aminoethyl)anilin til 150 ml 10% eddikesyre (vandig opløsning, v/v). BEMÆRK: Anvendelse af svag syre muliggør selektiv beskyttelse af den aromatiske amin uden at påvirke alifateraminen på grund af den store forskel i pKen værdi mellem de to grupper.</li>
		<li>Der fremstilles en opløsning på 4,9 g (40,4 mmol; 1,1 equiv.) allylchloroformate i 150 ml 1,4-dioxan.</li>
		<li>Kombiner opløsningerne i en 500 ml rund bundkolbe udstyret med en magnetisk rørestang og rør reaktionsblandingen ved stuetemperatur natten over.</li>
		<li>For at oparbejde reaktionen, fortyndes med 500 ml deioniseret (DI) vand og vaskes med diethyl ether (Et2O, 300 ml × 3). Kassér de organiske fraktioner.</li>
		<li>Den vandige fase justeres til pH 14 ved at tilsætte 2 M NaOH (vandig opløsning) og udtrække med Et2O (150 ml × 3).</li>
		<li>Kombiner de organiske fraktioner og vask med DI vand (150 ml × 3).</li>
		<li>Tør over Na2SO4, derefter filtreres.</li>
		<li>Fordampetil tørhed under reduceret tryk.</li>
		<li>Bekræft identiteten af det isolerede produkt, Npam, ved nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (500 MHz, CdCl3) δ: 7.31 (d, J = 8.0 Hz, 2H, Ar), 7.14 (d, J = 8.5 Hz, 2H, Ar), 6.65 (s, 1H, -NH-), 6.04 – 5.89 (m, 1H, -CH=CH2), 5.36 (dq, J = 17,1, 1,6 Hz, 1H, -CH=CHH), 5,26 (dq, J = 10,5, 1,4 Hz, 1H, -CH=CHH), 4,66 (dt, J = 5,8, 1,5 Hz, 2H, -CH2-CH=CH2), 2,94 (t, J = 6,8 Hz, 2H, -CH 2-NH2), 2,70 (t, J = 6,8 Hz, 2H, -CH2-Ar), 1,04 (s, 2H, -CH2-NH2). 13. C NMR (125 MHz, CD3OD) δ: 154,85, 137,00, 134,98, 133,51, 129,36, 119,41, 116,92, 65,62, 59,89, 43,47, 38,72. BEMÆRK: Produktet er et lysgult fast stof og har et samlet udbytte på 69%. Brug produktet uden yderligere rensning.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese af 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzonitril29,30<ol>
<li>25 g (0,19 mol) 4-cyanobenzaldehyd opløses i 200 ml toluen.</li>
		<li>Tilsæt 42,2 ml (0,768 mmol; 4 equiv.) af ethylenglycol og 0,02 g (0,1 mmol; 0,05 mol%) af toluen-p-sulfonsyre til reaktionsblandingen.</li>
		<li>Rør og tilbageførsning natten over ved 120 °C ved hjælp af en Dean-Stark fælde (dvs. azeotropic destillation) for at fjerne vand genereret under reaktionen.</li>
		<li>Når reaktionen er fuldstændig og afkølet til stuetemperatur, tilsættes 40 ml 5% NaHCO3 (w/v) vandig opløsning.</li>
		<li>Udtræk det organiske lag, og vask med DI vand tre gange.</li>
		<li>Tør over Na2SO4, derefter filtreres.</li>
		<li>Fordampetil tørhed under reduceret tryk.</li>
		<li>Bekræft identiteten af det isolerede produkt, ved NMR spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7,67 (d, J = 8,0, 2H, Ar), 7.59 (d, J = 8.4, 2H, Ar), 5.84 (s, 1H, CH), 4.12 - 4.03 (AAķķBB, 4H, (CH2O)2). 13. C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 143.20, 132.34, 127.30, 118.72, 113.02, 102.56, 65.57. BEMÆRK: Produktet er et hvidt krystallinsk fast stof og har et samlet udbytte på 86%. Brug produktet uden yderligere rensning.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese af 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzylamin (Npal)29<ol>
<li>Der fremstilles en opløsning på 10 g (0,057 mol) af 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzonitril i 100 ml vandfri Et2O.</li>
		<li>Tilsæt forsigtigt 4,3 g (0,11 mol; 2 equiv.) af LiAlH4 til 100 ml vandfri Et2O i en rund bundkolbe ved 0 °C. Rør for at skabe en velblandet affjedring og forsegle systemet under en inert atmosfære ved hjælp af en argonfyldt ballon. Forsigtigt slukke med ethanol eventuelle resterende LiAlH4 på udstyr, der anvendes til vejning. FORSIGTIG: Lithium aluminium hydrid (LiAlH4)er en mild pyrophore; håndtere stil under inert gas og beskytte mod fugt.</li>
		<li>Tilsæt opløsningen på 4-(1,3 dioxacyclopent-2-yl)benzonitrillangsomt ved hjælp af en tilsætningstragt eller en sprøjtepumpe, samtidig med at reaktionsblandingen opretholdes ved en temperatur på 0 °C.</li>
		<li>Reaktionsblandingen omrøres i 4 timer ved 0 °C, efterfulgt med 12 timer ved stuetemperatur.</li>
		<li>Når reaktionen er fuldstændig og afkølet til 0 °C, tilsættes der langsomt 95 % ethanol (30 ml). Yderligere dæmpning ved at tilsætte 50% ethanol i vand (v / v, 20 ml). En bubbler kan bruges til at overvåge dæmpningsprocessen. BEMÆRK: Tilføj yderligere vandvandet2O efter behov for at opretholde en passende omrøringshastighed.</li>
		<li>Adskil æteren supernatant og fordamp til tørhed under reduceret tryk.</li>
		<li>Den resulterende olie filtreres gennem et sprøjtefilter på 0,45 μm.</li>
		<li>Bekræft identiteten af det isolerede produkt, NpaI, ved NMR spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.44 (d, J = 8, 2H, Ar), 7.32 (d, J = 8, 2H, Ar), 5.80 (s, 1H, CH), 4.14 - 4.0 (AAķBBķ, 4H, (CH2O)2), 3.87 (s, 2H, -CH2-NH2). 13. C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 144.53, 136.53, 127.16, 126.77, 103.72, 65.39, 46.35. BEMÆRK: Produktet er en gul olie og har et samlet udbytte på 70%. Brug produktet uden yderligere rensning.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese af 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl tosylate29,31<ol>
<li>Der tilsættes 20 g (0,15 mol) diethylenglycol monoethylether og 50 ml tetrahydrofuran (THF) til en 250 ml rund bundkolbe med magnetisk omrører.</li>
		<li>Afkøl til 0 °C, og systemet forsegles under en inert atmosfære ved hjælp af en argonfyldt ballon.</li>
		<li>Tilføj 50 ml 6 M vandig NaOH (2 equiv.).</li>
		<li>54 g (0,28 mol; 2 equiv.) tosylchlorid opløses i 80 ml THF, og opløsningen til reaktionsblandingen er dråbevis. Rør i 1 time ved 0 °C.</li>
		<li>Lad reaktionsblandingen nå stuetemperatur og rør i endnu en time.</li>
		<li>Udtræk reaktionsblandingen med Et2O (400 ml).</li>
		<li>Vask det organiske lag med 1 M NaOH, derefter med DI vand.</li>
		<li>Tør over Na2SO4, derefter filtreres.</li>
		<li>Fordampetil tørhed under reduceret tryk.</li>
		<li>Bekræft identiteten af det isolerede produkt ved NMR-spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.78 (d, J = 8.0, 2H, -S-C=CH-CH), 7.33 (d, J = 8.5, 2H, -S-C=CH-CH), 4.15 (t. J = 5.0, 2H, -CH2-CH2-O-Ts), 3.68 (t, J = 5.0, 2H, CH2-CH2-O-Ts), 3.60-3.42 (m, 6H, O-CH2-CH2-O-CH2-CH3), 2.43 (s, 3H, C-CH3), 1,17 (t, J = 7,0, 3H, O-CH2-CH3). 13. C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 144.79, 132.95, 130.26, 129.80, 127.90, 126.95, 70.75, 69.68, 69.29, 68.61, 66.57, 21.56, 15.11. BEMÆRK: Produktet er en farveløs væske og har et samlet udbytte på 98%. Brug produktet uden yderligere rensning.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese af 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl azide29,31<ol>
<li>40 g (0,14 mol) af 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl tosylate i 250 ml dimethylformamid (DMF) i en rund bundkolbe med en magnetisk omrører. Forsegle systemet under en inert atmosfære ved hjælp af en argonfyldt ballon.</li>
		<li>Der tilsættes 32 g (0,49 mol; 3,5 equiv.) af NaN3 til reaktionsblandingen. FORSIGTIG: Brug ikke en metalspatel, når der vejes NaN3. NaN3 kan reagere med bly og kobber, hvilket resulterer i dannelsen af højeksplosive metalazider. Det er akut giftigt og dødeligt ved indtagelse eller i kontakt med huden.</li>
		<li>Reaktionsblandingen opvarmes til 60 °C, og lad den køre i 36 timer. Derefter afkøles til stuetemperatur.</li>
		<li>Fortyndes med stor mængde vand (500 ml) og udvindes med Et2O (150 ml × 3).</li>
		<li>Isoler det organiske lag og udfør vandvasker.</li>
		<li>Tør over Na2SO4, derefter filtreres.</li>
		<li>Fordampetil tørhed under reduceret tryk.</li>
		<li>Bekræft identiteten af det isolerede produkt ved NMR-spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3,64 (m, 4H, O-CH2-CH2-O), 3,58 (m, 2H, N3-CH2-CH2-O), 3,51 (q, J = 7,5, 2H, O-CH2-CH3), 3,38 (t, J = 5,0, 2H, N3-CH2-CH2-O), 1,19 (t, J = 7,5, 3H, O-CH2-CH3). 13. C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 70.70, 69.97, 69.80, 66.63, 50.60, 15.08. BEMÆRK: Produktet er en gul væske og har et samlet udbytte på 85%. Brug produktet uden yderligere rensning.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese af 2-(2-ethoxyethoxy)ethylamin (Neee)29,31<ol>
<li>20 g (0,13 mol) af 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl azid opløses i 160 ml THF i en 500 ml rund bundkolbe med magnetisk omrører.</li>
		<li>Tilsæt 40 g (0,15 mol, 1,1 equiv.) af triphenylphosphin og rør natten over ved stuetemperatur under argon.</li>
		<li>Forstil reaktionsblandingen med vand (220 ml) og lad den røre en anden dag.</li>
		<li>Opløsningen heraf vaskes med toluen efterfulgt af dichlormethan (DCM).</li>
		<li>Fordamp det vandige lag under vakuum.</li>
		<li>Bekræft identiteten af det isolerede produkt, Neee, ved NMR spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3,62-3,42 (m, 8H, NH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH3), 2,82 (m, 2H, NH2-CH2-CH2-O), 1,48 (s, 2H, NH2), 1,16 (t, J = 7,5, 3H, O-CH2-CH3). 13. C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 73.14, 70.72, 69.64, 66.45, 41.35, 15.00. BEMÆRK: Produktet er en gul væske og har et samlet udbytte på 58%. Brug produktet uden yderligere rensning.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Solid-fase submonomsyntese af oligo (peptoids)
BEMÆRK: Submonomertilgangen til fastfasesyntese (SPS) blev anvendt, da den gør det muligt at fremstille sekvensspecifikke oligomerer med høj koblingseffektivitet. En automatiseret peptid synthesizer blev tilpasset til hurtigt at generere oligo (peptoids). Indstillinger kan kræve ændringer for forskellige instrumentering.
<ol><li>Under forberedelse
	<ol>
<li>Afveje 0,125 g Fmoc-Photolabile SS harpiks (0,8 mmol/g typisk belastning, 0,1 mmol skala, 100-200 mesh, 1% DVB) og tilføje til en fritted automatiseret synthesizer reaktion fartøj. Sæt beholderen ind i mikrobølgeovnen del af synthesizer.</li>
		<li>Fyld den vigtigste opløsningsmiddelflaske med DMF og afbeskyttelsesflasken med 20% 4-methylpiperidin i DMF (v/v). Tomt affald.</li>
		<li>Der fremstilles 1 M-opløsninger af bromeddikesyre og N,N'-diisopropylcarbodimid (DIC) i DMF med samlede mængder på 1,5 ml × (antal restkoncentrationer i rækkefølge) + 5 ml. De ekstra 5 ml sikrer, at der ikke kommer luft ind i maskinen. Tilføj 0,47 ml eddikesyre anhydrid til DMF for at lave en 5 ml capping løsning. FORSIGTIG: DIC kan forårsage alvorlige øjenskader, hudirritation og sensibilisering, og irritation over luftvejene og sensibilisering.</li>
		<li>Forbered 0,5 M opløsninger af hver primær amin (Npam, Npal, Neee og Nma (2-methoxyethylamin)) i N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), der anvendes til forskydningstrinnet. De samlede mængder af de primære aminopløsninger skal være 2,5 ml × (antal restkoncentrationer af den relevante primære amin) + 2,5 ml.</li>
		<li>Tilføj alle løsninger til den automatiserede synthesizer manifold.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese BEMÆRK: Udfør ved hjælp af en automatiseret peptid synthesizer.<ol>
<li>Svulme harpiksen ved stuetemperatur i 5 min med 10 ml DMF. Hæld vandet fra reaktionsbeholderen.</li>
		<li>Kløve Fmoc-gruppen med 3 ml af 20% 4-methylpiperidinopløsningen i 30 s ved 75 °C og 90 s ved 90 °C. Tøm fartøjet. Gentag. Vask med DMF (2 ml × 2).</li>
		<li>Tilførs til beholderen 1,5 ml af bromeddikesyreopløsningen og 1,5 ml af DIC-opløsningen. Reaktionen opvarmes ved 75 °C i 4,5 min. Harpiksen (5 ml DMF × 3).</li>
		<li>Forskydningsreaktionen udføres ved tilsætning af 2,5 ml primær aminemonomeropløsning til reaktionsbeholderen. Opvarmes ved 75 °C i 4,5 min. Vask harpiks (5 ml DMF × 3).</li>
		<li>Gentag trin 2.2.3. og 2.2.4. under fortløbende at erstatte den primære aminemonomer, der anvendes i trin 2.2.4. at dyrke oligo-kæden (peptoid) på en sekvensspecifik måde.</li>
		<li>Efter det sidste forskydningstrin skal sekvensen lægges på ved at tilføje 2,5 ml af den eddikerede anhydridopløsning og 2 ml af DIC-opløsningen. Der opvarmes ved 50 °C i 2 min. Harpiksen (5 ml DMF × 6).</li>
		<li>Overfør harpiksen til et fritted glasreaktionsfartøj udstyret med en 3-vejs stopcock. Glasreaktionsbeholderen skal tidligere være silikoneforat forhindre perler i at holde sig til væggene. Silaniser væggene ved at fylde beholderen med en 5% dichlorodimethylsilane i dichloroethan (DCE) (v/v) opløsning til toppen og lade det sidde i 30 min. Hæld vandet fra beholderen og vask med DCE og methanol. Tør glasbeholder før brug.</li>
		<li>Harpiksen vaskes med DCM (5 ml × 3), boblende med N2 gennem den ene arm og træk vakuum med en anden.</li>
		<li>Tør og opbevare harpiks og vedlagte oligo (peptoid) indtil deprotection og spaltning.</li>
	</ol></li>
	<li>Alloc-amin deprotection og spaltning fra harpiks
	<ol>
<li>Hvis harpiksen har været opbevaret i mere end en dag, genopleve harpiksen ved at boble med 5 ml DMF i 10 min. Derefter dræne fartøjet og tilsæt en lille magnetisk røre bar.</li>
		<li>Tilsæt 3 ml tør DCM til glaspeptidbeholderen.</li>
		<li>Afveje 0,1 ækvivalenter af tetrakis (triphenylphosphin)palladium(0) og 25 ækvivalenter af phenylsilane per Alloc-gruppe. Brug en klemme til at placere reaktionsbeholderen i en vinkel over en omrøringsplade, således at harpiksen gennemgår en blid omrøring, mens den forbliver suspenderet i opløsningsmidlet. For at forhindre DCM i at fordampe skal reaktionsbeholderen lægges på.</li>
		<li>Efter 1 time filtreres opløsningen af og harpiksen vaskes med DCM (3 × 5 ml).</li>
		<li>Gentag trin 2.3.2. og 2.3.3.</li>
		<li>Skyl harpiksen sekventialt med methanol og DCM to gange.</li>
		<li>Overfør harpiksen og den magnetiske rørestang til et 20 ml hætteglas.</li>
		<li>Nedsænk harpiksen i DMF, rør, og kløve under bestråling i 36 timer på ca 25 mW.cm-2 med 405 nm. En lille del af harpiks en der kan kløves og karakteriseres i ESI-MS før dette trin for at sikre fuldstændig Alloc-deprotection af amin. Hvis der er nogen Alloc-grupper tilbage, skal du gentage trin 2.3.2 og 2.3.3.</li>
		<li>Adskil befriet oligo (peptoid) fra harpiks via et sprøjtefilter. Fjern opløsningsmiddel under vakuum.</li>
	</ol></li>
	<li>Rensning og karakterisering af oligo(peptoider)
	<ol>
<li>Rekonstituere peptoiderne i en 50/50 blanding af vand/acetonitril.</li>
		<li>Purify med reverse-fase preparative HPLC (C18). Kombiner rensede fraktioner, fryse, og lyophilize at give off-white pulver. Pulveret kan opbevares til videre brug.</li>
		<li>Analysér med ESI-MS efter rensning.</li>
		<li>Udfør MALDI massespektrometri i reflectron positiv ion-tilstand. 2 μL af en opløsning af prøven (1 mM) blandes med 6 μL af en blanding af 10 mg matrix [2-(4-hydroxyphenylazo)benzoesyre (HABA)] i 200 μL acetonitril. Spot på en MALDI prøveplade og lad det lufttørre.</li>
		<li>For renhed, udføre analytiske HPLC af renset oligo (peptoids).</li>
	</ol></li>
</ol>3. Sekvens-selektiv stigen selvsamling
<ol><li>
Selvmontering gennem dissociation/ekstraktion/glødning
	<ol>
<li>Forbered 10 mM lager opløsninger af hver oligo (peptoid) sekvens, der anvendes til selvmontering og en 10 mM lager opløsning af scandium triflate (Sc (OTf)3) i vandfri acetonitril.</li>
		<li>Til et 3 ml hætteglas udstyret med en magnetisk rørebar tilsættes 20 μL af hver peptoid lageropløsning. Der tilsættes 1,5 eq Sc(OTf)3 pr. potentiel iminebinding fra aktieløsningen. Der tilsættes nok vand og acetonitril til at danne en 200 μL 2% (v/v) vand/acetonitrilopløsning.</li>
		<li>Omrøres forsigtigt ved 70 °C i 2 timer for acetal-deprotection af aldehyd og dissociation af alle tråde.</li>
		<li>Hætteglasset med 200 μL chloroform og 2 ml vand. Ryst forsigtigt.</li>
		<li>Lad blandingen stå (mindst 15 min) og udvindes det organiske lag ved fuldstændig faseadskillelse med en mikrolitersprøjte.</li>
		<li>Rør i et nyt hætteglas ved 70 °C til oligomer annealing, typisk 6 h. Stige hybridisering kan også udføres ved stuetemperatur, men over en længere periode.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Karakterisering af selvsamlede arter
	<ol>
<li>Udfør MALDI-TOF massespektrometri på reaktionsblandingsopløsningerne efter trin 3.1.3., 3.1.5 og 3.1.6. for at overvåge reaktionen. Hvis hybridiseringen er ufuldstændig, tilsættes 1,5 eq Sc(OTf)3 pr. potentiel iminebinding fra lageropløsningen og gentagetrin 3.1.3-3.1.6. indtil den er færdig.</li>
		<li>Prøven tørres under en jævnstrøm af kvælstof og rekonstitueres i 1 ml 2% salpetersyre (vandig opløsning, v/v). Fortyndes 4 × 106-fold med HPLC vand. Bestem scandiumkoncentration efter ekstraktion med induktive koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS).</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleic+acid+junctions+and+lattices.">Nucleic acid junctions and lattices.</a> Journal of Theoretical Biology. 99 (2), 237-247 (1982).</li><li>Rothemund, P. W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns.">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440, 297-302 (2006).</li><li>Watt, A. A. R., Bothma, J. P., Meredith, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+supramolecular+structure+of+melanin.">The supramolecular structure of melanin.</a> Soft Matter. 5 (19), 3754-3760 (2009).</li><li>T&#248;rring, T., Voigt, N. V., Nangreave, J., Yan, H., Gothelf, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+origami:+A+quantum+leap+for+self-assembly+of+complex+structures.">DNA origami: A quantum leap for self-assembly of complex structures.</a> Chemical Society Reviews. 40 (12), 5636-5646 (2011).</li><li>Wei, B., Dai, M., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+shapes+self-assembled+from+single-stranded+DNA+tiles.">Complex shapes self-assembled from single-stranded DNA tiles.</a> Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).</li><li>Clausen-Schaumann, H., Rief, M., Tolksdorf, C., Gaub, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+stability+of+single+DNA+molecules.">Mechanical stability of single DNA molecules.</a> Biophysical Journal. 78 (4), 1997-2007 (2000).</li><li>Rowan, S. J., Cantrill, S. J., Cousins, G. R. L., Sanders, J. K. M., 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=.">.</a> Dynamic covalent chemistry. Angewandte Chemie - International Edition. 41 (6), (2002).</li><li>Jin, Y., Yu, C., Denman, R. J., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+dynamic+covalent+chemistry.">Recent advances in dynamic covalent chemistry.</a> Chemical Society Reviews. 42 (16), 6634-6654 (2013).</li><li>Furgal, J. C., Dunn, M., Wei, T., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+Applications+of+Dynamic+Covalent+Chemistry+from+Macro-+to+Nanoscopic+Length+Scales.">Emerging Applications of Dynamic Covalent Chemistry from Macro- to Nanoscopic Length Scales.</a> Dynamic Covalent Chemistry: Principles, Reactions, and Applications. , 389-434 (2017).</li><li>Hartley, C. S., Elliott, E. L., Moore, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Covalent+assembly+of+molecular+ladders.">Covalent assembly of molecular ladders.</a> Journal of the American Chemical Society. 129 (15), 4512-4513 (2007).</li><li>Wei, T., Furgal, J. C., Jung, J. H., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long,+self-assembled+molecular+ladders+by+cooperative+dynamic+covalent+reactions.">Long, self-assembled molecular ladders by cooperative dynamic covalent reactions.</a> Polymer Chemistry. 8 (3), 520-527 (2017).</li><li>Dunn, M. F., Wei, T., Scott, T. F., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+dynamic+covalent+assembly+of+molecular+ladders+and+grids+bearing+boronate+ester+rungs.">Aqueous dynamic covalent assembly of molecular ladders and grids bearing boronate ester rungs.</a> Polymer Chemistry. (18), 2337-2343 (2019).</li><li>Furgal, J. C., Van Dijck, J. M., Leguizamon, S. C., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accessing+sequence+specific+hybrid+peptoid+oligomers+with+varied+pendant+group+spacing.">Accessing sequence specific hybrid peptoid oligomers with varied pendant group spacing.</a> European Polymer Journal. (118), 306-311 (2019).</li><li>Tozawa, 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=Porous+organic+cages.">Porous organic cages.</a> Nature Materials. 8 (12), 973-978 (2009).</li><li>Tian, J., Thallapally, P. K., Dalgarno, S. J., McGrail, P. B., Atwood, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amorphous+molecular+organic+solids+for+gas+adsorption.">Amorphous molecular organic solids for gas adsorption.</a> Angewandte Chemie - International Edition. 48 (30), 5492-5495 (2009).</li><li>Jin, Y., Wang, Q., Taynton, P., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+covalent+chemistry+approaches+toward+macrocycles,+molecular+cages,+and+polymers.">Dynamic covalent chemistry approaches toward macrocycles, molecular cages, and polymers.</a> Accounts of Chemical Research. 47 (5), 1575-1586 (2014).</li><li>Ren, F., Day, K. J., Hartley, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-+and+three-tiered+stacked+architectures+by+covalent+assembly.">Two- and three-tiered stacked architectures by covalent assembly.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 55 (30), 8620-8623 (2016).</li><li>Elliott, E. L., Hartley, C. S., Moore, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Covalent+ladder+formation+becomes+kinetically+trapped+beyond+four+rungs.">Covalent ladder formation becomes kinetically trapped beyond four rungs.</a> Chemical Communications. 47 (17), 5028-5030 (2011).</li><li>Tran, H., Gael, S. L., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-phase+submonomer+synthesis+of+peptoid+polymers+and+their+self-assembly+into+highly-ordered+nanosheets.">Solid-phase submonomer synthesis of peptoid polymers and their self-assembly into highly-ordered nanosheets.</a> Journal of Visualized Experiments. (57), 1-6 (2011).</li><li>Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoid+origins.">Peptoid origins.</a> Biopolymers. 96 (5), 545-555 (2011).</li><li>Sun, J., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoid+polymers:+A+highly+designable+bioinspired+material.">Peptoid polymers: A highly designable bioinspired material.</a> ACS Nano. 7 (6), 4715-4732 (2013).</li><li>Belowich, M. E., 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=Dynamic+imine+chemistry.">Dynamic imine chemistry.</a> Chemical Society Reviews. 41 (6), 2003-2024 (2012).</li><li>Giuseppone, N., Schmitt, J. L., Schwartz, E., Lehn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scandium(III)+catalysis+of+transimination+reactions.+Independent+and+constitutionally+coupled+reversible+processes.">Scandium(III) catalysis of transimination reactions. Independent and constitutionally coupled reversible processes.</a> Journal of the American Chemical Society. 127 (15), 5528-5539 (2005).</li><li>Sh&#363;, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scandium+triflate+in+organic+synthesis.">Scandium triflate in organic synthesis.</a> European Journal of Organic Chemistry. 1999 (1), 15-27 (1999).</li><li>Wei, T., Furgal, J. C., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+deprotection+and+dynamic+covalent+assembly+using+a+dual+role+catalyst.">In situ deprotection and dynamic covalent assembly using a dual role catalyst.</a> Chemical Communications. 53 (27), 3874-3877 (2017).</li><li>Matsumoto, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+low+temperature+formation+of+imine-linked+covalent+organic+frameworks+catalyzed+by+metal+triflates.">Rapid, low temperature formation of imine-linked covalent organic frameworks catalyzed by metal triflates.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (14), 4999-5002 (2017).</li><li>Ma, X., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approaches+and+challenges+in+the+synthesis+of+three-dimensional+covalent-organic+frameworks.">Approaches and challenges in the synthesis of three-dimensional covalent-organic frameworks.</a> Communications Chemistry. , (2018).</li><li>Perron, V., Abbott, S., Moreau, N., Lee, D., Penney, C., Zacharie, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+the+selective+protection+of+aromatic+amines+in+the+presence+of+aliphatic+amines.">A method for the selective protection of aromatic amines in the presence of aliphatic amines.</a> Synthesis. 2 (2), 283-289 (2009).</li><li>Wei, T., Jung, J. H., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+covalent+assembly+of+peptoid-based+ladder+oligomers+by+vernier+templating.">Dynamic covalent assembly of peptoid-based ladder oligomers by vernier templating.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (51), 16196-16202 (2015).</li><li>Ouari, O., Chalier, F., Bonaly, R., Pucci, B., Tordo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+spin-trapping+behaviour+of+glycosylated+nitrones.">Synthesis and spin-trapping behaviour of glycosylated nitrones.</a> Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions. 2 (10), 2299-2308 (1998).</li><li>Sun, J., Stone, G. M., Balsara, N. P., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-conductivity+relationship+for+peptoid-based+PEO-mimetic+polymer+electrolytes.">Structure-conductivity relationship for peptoid-based PEO-mimetic polymer electrolytes.</a> Macromolecules. 45 (12), 5151-5156 (2012).</li><li>Sartori, G., Ballini, R., Bigi, F., Bosica, G., Maggi, R., Righi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protection+(and+deprotection)+of+functional+groups+in+organic+synthesis+by+heterogeneous+catalysis.">Protection (and deprotection) of functional groups in organic synthesis by heterogeneous catalysis.</a> Chemical Reviews. 104 (1), 199-250 (2004).</li><li>Kim, 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=Unusual+truncation+of+N-acylated+peptoids+under+acidic+conditions.">Unusual truncation of N-acylated peptoids under acidic conditions.</a> Organic &amp; biomolecular chemistry. 12 (28), 5222-5226 (2014).</li><li>Mannige, R. V., 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=Peptoid+nanosheets+exhibit+a+new+secondary-structure+motif.">Peptoid nanosheets exhibit a new secondary-structure motif.</a> Nature. 526 (7573), 415-420 (2015).</li><li>Edison, J. R., 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=Conformations+of+peptoids+in+nanosheets+result+from+the+interplay+of+backbone+energetics+and+intermolecular+interactions.">Conformations of peptoids in nanosheets result from the interplay of backbone energetics and intermolecular interactions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (22), 5647-5651 (2018).</li><li>Kobayashi, S., Sugiura, M., Kitagawa, H., Lam, W. W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rare-earth+metal+triflates+in+organic+synthesis.">Rare-earth metal triflates in organic synthesis.</a> Chemical Reviews. 102 (6), 2227-2302 (2002).</li><li>Fujinaga, S., Hashimito, M., Tsukagoshi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+composition+for+a+ternary+solvent+system+in+tube+radial+distribution+chromatography.">Investigation of the composition for a ternary solvent system in tube radial distribution chromatography.</a> Journal of Liquid Chromatography and Related Technologies. 38 (5), 600-606 (2015).</li></ol>

Forfatterne har intet at afsløre.

Teknikken heri beskriver den dynamiske kovalente samling af informationsbærende peptoid oligomers, hvor oplysningerne er kodet i rækkefølgen af deres vedhængsgrupper. Brugen af en Alloc-beskyttet aminemonomer i forbindelse med etethylen acetal-beskyttet aldehydmonomgiver giver mulighed for ortogonal deprotection, så Alloc deprotection på perle og acetal deprotection in situ under selvmonteringreaktion, hvilket sikrer syntetiserede sekvenser ikke reagerer for tidligt før oligomerrensning og karakterisering. Det er vigtigt, at den faste fase syntese udføres ved hjælp af en fotolabilharpiks for at muliggøre oligomer spaltning fra perlen under UV eller violet lys bestråling, udelukker for tidlig afbeskyttelse af syre-labile, ethylen acetal-baserede beskyttende gruppe. Der kan overvejes flere alternative afbeskyttelsesordninger. For eksempel anvendte vi oprindeligt dobbelt syrelabilbeskyttelsesgrupper (Boc-amin og ethylen acetal-aldehyd) med det formål at deaktivere in situ af en stærk syre efterfulgt af neutralisering for at gøre det muligt for selvmonteringsreaktionen at fortsætte; Denne fremgangsmåde resulterede imidlertid i en øjeblikkelig generation af bundfald ved tilsætning af basis. Alternativt blev beskyttelsen af aminen med en fotolabilbeskyttelsesgruppe, 2-(2-nitrophenyl)propoxycarbonyl (NPPOC), forestillet, da aldehyd kunne afbeskyttes selektivt efter behandling med trifluoreddikesyre (TFA) forud for rensningen. Desværre, in situ fotolyse af beskyttende gruppe med UV-lys ikke råd til kvantitative deprotection, selv i overværelse af photosensitizers og efter længere bestråling perioder25. Trimethylsilylethoxycarbonyl (dvs. Teoc) kan anvendes som aminebeskyttelsesgruppe og underkastes kavalergang efter behandling med sjældne metaltriflater; kvantitative Teoc-deprotection kræver dog langt højere triflatebelastninger af sjældne jordarters metaller end det, der er nødvendigt for ethylen acetal deprotection. For denne protokol kan teok-aminer anvendes, men Koncentrationen af Lewis-syreskal justeres i overensstemmelse hermed, da subkvantitativ amindebeskyttelse kan vise sig problematisk for større selvsamlede strukturer. Aliphatic funktionelle grupper blev kort overvejet, men afbeskyttelse af aldehyder kræver barske forhold, der afkorter peptoid sekvenser32,33.
Inkorporering af Neee og Nma som inert spacer rester tjener til at forbedre oligomer opløselighed og gøre det muligt letkøbt masse-tagging af prækursoroligomers at give klar identifikation af de genererede arter ved masse spektroskopi. I betragtning af »Σ-streng«-kropsbygning af peptoider, hvor tilstødende backbonesegmenter anvender modsatrettede rotationstilstande til at danne en lineær, twist-fri oligomer34,35, gør sekvenser med skiftende dynamiske kovalente og inaktive restkoncentrationer af afstandsarealer desuden en struktur, hvor reaktive vedhængsgrupper er orienteret i samme retning. I betragtning af submonommetodens alsidighed kan der anvendes et stort og mangfoldigt bibliotek af primære aminer til yderligere at ændre peptoid oligomers, men kan kræve justeringer af protokollen for at opretholde en høj koblingseffektivitet.
Mens oligo (peptoids) kan syntetiseres manuelt i et glas reaktionsfartøj19, automatisering af processen reducerer tiden for hver restkoncentration tilsætning fra flere timer til en halv time. Automatisering mindsker desuden mængden af monomer og vasker opløsningsmiddelaffald, især ønskeligt ved brug af primære aminmonomer, der ikke er kommercielt tilgængelige. Selvom Alloc spaltning fra de beskyttede aminrester er en effektiv reaktion, kan palladiumoxidation resultere i ufuldstændig deprotection. Det foreslås derfor at teste kløveen en del af harpiksen og karakterisere omfanget af afbeskyttelseslse med ESI-MS. For test spaltninger, 30 min under 405 nm bestråling frigiver tilstrækkelig peptoid for masse spektrometri. Delvis afbeskyttelse kan begrænses ved brug af anaerobe forhold eller gentagelse af afbeskyttelsesreaktionen.
Mens denne artikel fokuserer på Sc (OTf)3 som et multi-rolle reagens, andre sjældne jordarters metal triflates, såsom ytterbium triflate, har vist sig at kunne mægle den informations-rettet samling af molekylære stiger. Især Sc (OTf)3 er den mest Lewis sure af sjældne jordarters metal triflater; På grund af den reducerede katalytiske evne, som andre sjældne metaltriflatergiver 24,36,kan der således kræves større ækvivalenter for at opnå fuldstændig ethylen acetal deprotection og strengdissociation. Antallet af ækvivalenter, der kræves, kan bestemmes med MALDI-massespektrometri ved at observere punkt, hvor trådene helt dissociaterer. Dissociation er kritisk i selvmonteringsprocessen og svarer til smeltning af nukleinsyretråde ved forhøjet temperatur. Den efterfølgende ekstraktion af katalysator muliggør dannelse og afbrydelse af dynamiske kovalente bindinger, der driver samling af sekvensspecifikke duplexes. Denne gradvise glødning af de oligomeriske tråde omgår den kinetiske fældefangst (som for molekylære stiger kan give arter uden for registreringsdatabasen eller forkert parsekvenser), der opleves ved andre metoder.
Chloroform er et fremragende opløsningsmiddel som faseadskillelse i det chloroform/acetonitril/vandternet system, der anvendes her, fremmer delvis ekstraktion af Lewis syre uden at resultere i udfældning af selvmonterede konstruktioner37. Derudover chloroform er en af de få opløsningsmidler, der fremmer imine dannelse og samtidig opretholde molekylær stigen opløselighed. Spormængder af ud-af-registreringsdatabasen og forkert parret duplexes kan ofte observeres på grund af den dynamiske karakter af systemet. Selv om dette system i vid udstrækning ikke påvirkes af små variationer i triflatekoncentrationerne i sjældne jordarterved ekstraktion, genererer utilstrækkelig katalysatorekstraktion en betydelig del af ufuldstændig hybridisering og ikke-specifikke oligomerkoblinger. I dette tilfælde er det generelt at foretrække først at re-adskille med yderligere 1,5 ækvivalenter af katalysator og derefter udtrække en anden gang i stedet for at re-ekstrakt straks, da den fuldstændige dissociation af enkelte strenge er afgørende for processen. For samtidig at samle flere unikke informationskodede molekylære stiger kan det være nødvendigt at øge koncentrationen af den sjældne metaltriflate opløsning, der anvendes til at opretholde ækvivalenter og total reaktionsvolumen.
Mens disse selvforsamlinger primært er kendetegnet ved massespektrometri, er andre teknikker, herunder fluorescensresonansenergioverførsel (FRET), mulige. Begrænsninger omfatter mængden af materiale nødvendigt, overkommelige monomerer, og signal-til-støj-forhold. Teknikker, der kræver opløsningsmidler, såsom 1H NMR, kan desuden lide af uopløselighed af selvmonterede strukturer. Desuden kan koncentrationer af sjældne jordarters metaltriflater efter ekstraktion bestemmes ved hjælp af metoder som ICP-MS eller 19F NMR med en intern standard.
Efterhånden som der sker fremskridt i retning af bedre kontrol med makro- og overmolekylære nanostrukturer og materialer, opstår udfordringen med at designe og fremstille regelmæssige, men modificerbare, samlinger. Den protokol, der er beskrevet i denne rapport, giver mulighed for at opnå sådanne nanostrukturer gennem sekvensselektive forsamlinger via dynamiske kovalente interaktioner.

Fremskridt i selvmontering, den proces, hvorved små underenheder genererer større arkitekturer gennem termodynamisk drevne veje, har givet bedre kontrol over makro- og supra-molekylære nanostrukturer typisk ved at udnytte intermolekylære interaktioner såsom π-stabling og brint limning1,2,3,4. Især har nukleinsyrer (dvs. polynukleotider) vist sig at være bemærkelsesværdigt alsidige nanokonstruktionsmedier, da watson-Crick-basisparringens høje informationstæthed tillader samling af komplekse, sekvensselektive strukturer4,5. Mens disse forbigående intermolekylære bindingers iboende lave styrke gør det muligt at omlægge underenheder og fejlkorrektion, er de deraf følgende strukturer ofte modtagelige for termisk og mekanisk nedbrydning6. I modsætning hertil dynamiske kovalente interaktioner7,8,9, en klasse af kovalentbinding reaktioner, der er reversible eller omarrangeres under milde forhold og har for nylig været ansat til at give indviklede makromolekyler såsom stiger10,11,12,13, bure14,15,16, og stakke17, tilbud øgede bindingsstyrker og robuste strukturer. Desværre mindskes kapaciteten til omplacering og fejlkontrol af disse kovalente former for ombygning af disse kovalente arter, hvilket begrænser deres evne til selvmontering til de ønskede produkter18. For at løse denne kinetiske fældefangst, katalysatorer eller barske reaktionbetingelser er ofte udnyttet i forbindelse med enkle byggesten. Her rapporterer vi en proces, der omgår kinetisk fældefangst for at muliggøre selvsamling af molekylære stiger fra sekvensspecifikke oligomers, hvor hybridiseringen er instrueret af de oplysninger, der er kodet i oligomerrestsekvenserne.
I betragtning af deres syntetiske tilgængelighed anvendes poly(N-substituerede glycin)er (dvs. peptoider) som de oligomeriske prækursorer, hvorfra de molekylære stiger samles19. Peptoids er strukturelle isomers af peptider, hvor vedhæng grupper er fastgjort til rygraden bårne kvælstof i stedet for at blive kombineret med α-carbon20. Ved hjælp af fast-fase syntese, nøjagtige placering af dynamiske kovalent vedhæng grupper langs peptoid kæden er let opnås, giver mulighed for design af prækursoroligomer, der kan samles i komplekse supramolekylære strukturer21.
Den dynamiske kovalente omlægning af iminekonnektivitet anvendes i denne procedure, da den iminegenererende kondensreaktion er et praktisk middel til at karakterisere selvsamlingen ved massespektrometri , da hver binding udgjorde resulterer i en massereduktion på 18 g/mol22. Desuden kan ligevægten mellem amin- og aldehydreaktanter og iminerprodukt varieres ved at ændre syrekoncentrationen. Specifikt, sjældne jordarters metal triflater bruges til at påvirke ligevægt, og desuden deprotect ethylen acetal-beskyttede aldehyder23,24,25. Scandium triflate er allerede almindeligt anvendt inden for dynamisk kovalent selvsamling, herunder dens nylige succes med at hjælpe syntesen af kovalentorganiske rammer (COFs) ved stuetemperatur26,27. Derudover muliggør den kontrasterende opløselighed af oligo(peptoid) sekvenser og den sjældne jordarters metaltriflate ligevægtskontrol gennem væske-væskeekstraktion. Den rapporterede proces udnytter denne kontrol til at omgå de kinetiske barrierer, der forhindrer informationsstyret selvmontering.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,4-Dioxane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D1114</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-(4-Hydroxyphenylazo)benzoic acid (HABA)</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>54793</td>
			<td>Matrix substance for MALDI-MS; &#8805;99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-(2-Aminoethyl)aniline</td>
			<td>Ontario Chemicals</td>
			<td>A2076</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Cyanobenzaldehyde</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>049317</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Methylpiperidine</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>P0445</td>
			<td>&#8805;98.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Toluenesulfonyl chloride</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>BR1703</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL High Performance Centrifuge Tubes</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>21008-240</td>
			<td>Centrifuge Tubes used for automated synthesizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A38-212</td>
			<td>Glacial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic anhydride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A10</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>34851</td>
			<td>For HPLC; Gradient grade; &#8805;99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>All-plastic Norm-Ject syringes</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>S7510-10</td>
			<td>Luer-Slip Syringe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allyl chloroformate</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>221741000</td>
			<td>97%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bromoacetic acid</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A14403</td>
			<td>&#8805;98.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>288306</td>
			<td>Anhydrous; &#8805;99%; Contains 0.5-1.0% ethanol as stabilizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform-d</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>AC320690075</td>
			<td>For NMR; 99.8 atom % D; Packaged in 0.75 ml ampoules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichlorodimethylsilane</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>1133100</td>
			<td>&#8805;99.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloroethane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E175</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D37-4</td>
			<td>Stabalized; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl ether</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>615080010</td>
			<td>Anhydrous; ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethylene glycol monoethyl ether</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>E0048</td>
			<td>&#8805;99.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Decon Labs</td>
			<td>2701</td>
			<td>200 Proof; Anhydrous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E178</td>
			<td>Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fmoc-Photolabile SS resin</td>
			<td>CreoSalus</td>
			<td>SA50785</td>
			<td>100-200 mesh; 1% DVB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Peptide Vessel</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1866-02</td>
			<td>Solid Phase, T-Bore PTFE Stpk, Vacuum, Medium Frit, GL 25 Thread</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC-6AD HPLC pumps</td>
			<td>Shimadzu Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED 405nm</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>M405L2-C1</td>
			<td>405 nm LED used for photocleavage of peptoid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED Driver</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>LEDD1B</td>
			<td>Driver for LED light used in photocleavage of peptoid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liberty Blue Automated Peptide Synthesizer</td>
			<td>CEM Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium aluminum hydride</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>199877</td>
			<td>Powder; Reagent grade; 95%; CAUTION: Mildly pyrophoric, handle under inert gas and protect from moisture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luna C18 analytical RP-HPLC column</td>
			<td>Phenomenex</td>
			<td>00G-4252-E0</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luna C18 prepatory RP-HPLC column</td>
			<td>Phenomenex</td>
			<td>00G-4253-P0-AX</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A412</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microliter Syringe</td>
			<td>Hamilton Company</td>
			<td>80700</td>
			<td>Cemented Needle (N)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N&#39;-Diisopropylcarbodiimide (DIC)</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>M02889</td>
			<td>&#8805;99.0%; CAUTION: DIC is hazardous to eyes, skin, via respiratory inhalation, and may cause skin sensitization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Dimethylformamide</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>319937</td>
			<td>ACS reagent; &#8805;99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A200-212</td>
			<td>Certified ACS Plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen gas</td>
			<td>Cryogenic Gases</td>
			<td></td>
			<td>Contents under pressure, may explode if heated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenylsilane</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>S13600</td>
			<td>97%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prominence SPD-10A UV/vis Detector</td>
			<td>Shimadzu Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p-Toluenesulfonic acid monohydrate</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>402885</td>
			<td>ACS reagent; &#8805;98.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scandium(III) triflate</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>009343</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-use Needle</td>
			<td>Exel International</td>
			<td>26420</td>
			<td>18G x 1 1/2&#8243;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>094448</td>
			<td>99%; CAUTION: NaN3 may react with lead and copper which results in the formation of highly explosive metal azides. It is acutely toxic and fatal if swallowed or in contact with skin.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S233</td>
			<td>Powder; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S318-100</td>
			<td>Pellets; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S421-500</td>
			<td>Anhydrous; Granular; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Filter 0.45 &#181;m</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>28145-497</td>
			<td>PTFE, Syringe Filters with Polypropylene Housing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>T397</td>
			<td>Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0)</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>034279</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>T324</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triphenylphosphine</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>037818</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of information-bearing peptoids and their sequence-directed dynamic covalent self-assembly

Denne protokol præsenterer brugen af Lewis sure multi-rolle reagenser til at omgå kinetisk fældefangst observeret under selvmontering af informations-kodet oligomeric tråde medieret af parret dynamiske kovalente interaktioner på en måde efterligne den termiske cykling almindeligt anvendt til selvmontering af komplementære kerner syre sekvenser. Primære aminmonomer forsynet med aldehyd og aminvedhæng spåner er funktionaliseret med ortogonale beskytte grupper til brug som dynamisk kovalent reaktant par. Ved hjælp af en modificeret automatiseret peptid synthesizer, de primære amin monomerer er kodet ind oligo (peptoid) tråde gennem solid-fase submonomer syntese. Ved rensning af højtydende væskekromatografi (HPLC) og karakterisering ved elektrosprayionisering massespektrometri (ESI-MS), sekvens-specifikke oligomers udsættes for høj-loading af en Lewis sure sjældne jordarters metal triflate som både debeskytter aldehyd moieties og påvirker den reagerende par ligevægt således, at tråde helt dissociat. Efterfølgende ekstraheres en brøkdel af Lewis-syren, hvilket gør det muligt for glødeprøver af komplementære sekvensspecifikke strenge at danne informationskodede molekylære stiger karakteriseret ved matrix assisteret laserdesorption/ionisering massespektrometri (MALDI-MS). Den enkle procedure, der er skitseret i denne rapport, omgår kinetiske fælder, der almindeligvis opleves inden for dynamisk kovalent samling, og fungerer som en platform for det fremtidige design af robuste, komplekse arkitekturer.

For at demonstrere informations-kodet peptoidertil at gennemgå sekvens-selektiv dynamisk kovalent selvsamling i molekylære stiger, en repræsentativ streng, H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma, blev syntetiseret og hybridiseret med sin komplementære peptoid sekvens. Monomererne Npam og Npal (karakteriseret ved 1H NMR (500 MHz), Figur 1)blev anvendt som dynamiske kovalente reaktantpar med Neee medvirken opløselighed af endelige selvsamlede produkter. Desuden gør inkorporeringen af den kommercielt tilgængelige Nma monomer en massedifferentiering mellem de to komplementære sekvenser. Efter afslutningen af den solidefasede submonomersyntese blev Alloc-gruppen fjernet med Pd(PPh3)4. Før og efter afbeskyttelse blev dele af harpiksen kløvet under 405 nm lys og karakteriseret ved ESI-MS (figur 2). Sekvensen blev renset ved prep HPLC, lyophilized at opnå en off-white pulver, og renhed bekræftet med analytiske HPLC (Figur 3). Oligo(peptoid) blev efterfølgende hybridiseret med sin komplementære sekvens, H2N-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npal, at give en in-registry stige bekræftet af MALDI-MS(Figur 4).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig1a.jpg"> Figur 1: Monomer syntetiske skemaer og 1H-NMR spektre. A) Monomersyntetiske ordninger med reagenser og betingelser: i) allylchloroformate, 10% vandig eddikesyre, 1,4-dioxan, stuetemperatur, natten over; ii) ethylenglycol, toluen-p-sulfonsyre, toluen, refluks natten over iii) LiAlH4, vandfri et2O, 0 °C i 4 timer og derefter stuetemperatur i 12 timer iv) tosylchlorid, THF, 0 °C v) NaN3, DMF, 60 °C, 36 h vi) triphenylphosphin, THF, natten over. b) Monomer 1H-NMR spektre (500 MHz, CDCl3): i) 4-(2-aminoethyl)-N-(allylcarbonyloxy)phenylamin (Npam) ii) 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzylamin (Npal) iii) 2-(2-ethoxyethoxy)ethylamin (Neee). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig1alarge.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig2.jpg"> Figur 2: Syntese og afbeskyttelse af en sekvensspecifik oligo(peptoid). (A) Strukturer af H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma før og efter Alloc-beskyttelse gruppe fjernelse med ledsagende (B) ESI massespektrum. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig2alarge.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig3a.jpg"> Figur 3: Rensning og karakterisering af en informationskodet peptoid. A) HPLC-kromatogramme af strengrensningen ved præparativ HPLC med en lineær gradient af acetonitril (MeCN) og vand: (1) 30% MeCN, 0,1-2,1 min. (2) 30-95% MeCN, 2,1-16,1 min. (3) 95% MeCN, 16,1-23,1 min. (4) 95% MeCN, 23,1-26,1 min. Toppe i og ii svarer til lav molekylvægt reaktion biprodukter, primært DIC-urinstof, og oligomerarter, herunder det ønskede produkt, hhv. B) Analytisk HPLC-kromatogram og (C) ESI-massespektrum af H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma efter lyophilization. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig3large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig4.jpg"> Figur 4: Selvsamling af H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma og dens komplementære sekvens, H2N-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npal. (A) Strukturer af de to sekvenser og den deraf følgende sekvensdrevne samling. (B) MALDI massespektrum af den molekylære stigen efter annealing ved stuetemperatur natten over. Masser: forventet [M+Na]+ = 3306,7, fundet 3306.0; forventes [M-1 imine+Na]+ = 3324,7, fundet 3323,9; forventes [M-2 imine +Na]+ = 3342,7, fundet 3342,8; forventes [M-2 imine +CH3OH+H]+ = 3352,8, fundet 3352,0. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig4large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly at JoVE.com

Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly

En protokol præsenteres for syntesen af informationskodede peptoid oligomers og for sekvens-rettet selvsamling af disse peptoider i molekylære stiger ved hjælp af aminer og aldehyder som dynamisk kovalent reaktant reaktant par og Lewis sure sjældne jordarter metal triflates som multi-rolle reagenser.

Syntese af informationsbærende Peptoids og deres sekvens-instrueret Dynamic Covalent Self-assembly

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded ...

Denne protokol muliggør informations-rettet samling af oligomeriske sekvenser ved dynamiske kovalente interaktioner, virkelig efterligne sekvens-selektiv hybridisering af nukleinsyrer, men med øget interstrand obligation styrke. Dynamiske kovale forsamlinger er typisk begrænset til enkle arkitekturer på grund af deres begrænsede kapacitet til omlægning af obligationer og fejlkorrektion. I modsætning hertil, ved at hæve langs koncentrationen af en Lewis syre til at påvirke obligation dissociation og efterfølgende katalyse obligation rearrangement, denne teknik afbøder den udbredte kinetiske fældefangst begrænsninger af selv-samling systemer.Denne metode kan anvendes på en række områder, der anvender kovalering reaktioner, fra kovalerte organiske rammer med usædvanligt lave defekter til biomaterialevæv grænseflader, der er i stand til at tilpasse og rumme fortsatte remodeling af væv substrat. Når du udfører denne teknik for første gang, enkeltpersoner kan finde kinetisk fanget forsamlinger, selv efter længere tids glødning gange. Vi anbefaler første gang brugere til at forsøge hybridiseringer mellem oligomerer bærer udelukkende aldehyd og udelukkende amin rester, forenkle de kodede oplysninger og dermed hybridisering.For at begynde denne procedure, vejer 0.125 gram FMOC fotolabile fast støtte harpiks og tilføje det til en fritted automatiseret synthesizer reaktion fartøj. Sæt beholderen i mikrobølgedelen af synthesizeren. Fyld hovedopløsningsmiddelflasken med DMF og afbeskyttelsesflasken med en opløsning på 20%4-methylpiperidin i DMF, og tøm affaldet.Dernæst forberede en molar opløsninger af bromoacetic syre og DIC i DMF med samlede mængder af 1,5 milliliter for hver rest i rækkefølge og 0,47 milliliter eddikesyre anhydrid til 4,53 milliliter DMF at gøre en fem milliliter capping opløsning. Forbered 0,5 molaropløsninger af hver primæramin, der skal anvendes i NMP. Det samlede volumen af hver opløsning skal være 2,5 milliliter for hver rest af det relevante primæreamin plus yderligere 2,5 milliliter.Tilføj alle løsningerne til den automatiserede synthesizermanifold. Ved hjælp af en automatiseret peptid synthesizer, svulme harpiksen, kløve FMOC gruppen, og udføre forskydning reaktion som skitseret i tekstprotokollen. Efter dette, salinisere væggene i en fritted glas reaktion fartøj udstyret med en tre-vejs stophane ved at fylde den til toppen med en opløsning på 5% dichlorodimethylsilane i DCE.Lad det sidde i 30 minutter derefter dræne fartøjet og vaske det med DCE og methanol. Når beholderen er tør, overføres harpiksen til den. Harpiksen vaskes tre gange med DCM med fem milliliter for hver vask, mens der bobles med nitrogengas gennem den ene arm og trækkes i vakuum med en anden.Tør og opbevare harpiks og påsatte oligopeptoid indtil deprotection og spaltning. Når du er klar til at fortsætte, skal du svulme harpiksen op igen, hvis den har været opbevaret i mere end en dag ved at boble den med fem milliliter DMF i 10 minutter. Hæld vandet fra beholderen, og tilsæt en lille magnetisk rørestang og tre milliliter tør DCM til glaspeptidsbeholderen.0,1 ækvivalenter af palladiumkatalysatoren og 25 ækvivalenter af phenysilane pr. allocgruppe. Brug en klemme til at placere reaktionsbeholderen i en vinkel over rørepladen, så harpiksen undergår let omrøring, mens den forbliver suspenderet i opløsningsmidlet, og hætten til beholderen for at forhindre, at DCM fordamper. Efter en time filtreres opløsningen af, og harpiksen vaskes tre gange med DCM med fem milliliter pr. vask.Gentag derefter alloc-deprotectionen igen. Dernæst skylles harpiksen sekventielt med methanol og DCM to gange, og harpiksen og magnetrøret overføres til et 20 milliliterglas. Nedsænk harpiksen i DMF, rør rundt og kløver som beskrevet i tekstprotokollen.Brug derefter et sprøjtefilter til at adskille befriet oligopeptoid fra harpiksen og fjern opløsningsmidlet under vakuum. Rekonstituere peptoider i en 50-50 blanding af vand og acetonitril og rense med vendt fase præparative HPLC. Kombiner de rensede fraktioner, derefter fryse og lyophilize dem til at give en off-white pulver.Analysér pulveret med ESI og MALDI massespektrometri. For at vurdere renheden udføres analytisk HPLC af de rensede oligopeptoider. Først forberedes 10 millimolar stock opløsninger af hver oligopeptoid sekvens, der anvendes til selvmontering og en 10 millimolar bestand opløsning af scandium triflate i vandfri acetonitrile.Der tilsættes 20 mikroliter af hver peptoid stock opløsning til et hætteglas med tre milliliterglas udstyret med en magnetisk rørestang. Der tilsættes 1,5 ækvivalenter af scandium triflateopløsningen pr. potentiel aminbinding fra lageropløsningen, og der tilsættes nok vand og acetonitril til at danne 200 mikroliter af en 2% vand- og acetonitrilopløsning. Rør forsigtigt ved 70 grader Celsius i to timer for acetyl deprotection af aldehyd og dissociation af alle tråde.Derefter oplades hætteglasset med 200 mikroliter chloroform og to milliliter vand. Ryst hætteglasset forsigtigt. Lad blandingen stå i mindst 15 minutter.Ved fuldstændig faseadskillelse udtrækkes det organiske lag med en mikrolitersprøjte. Overfør det organiske lag til et nyt hætteglas og rør ved 70 grader Celsius for oligomer glødning, som typisk tager seks timer. For at demonstrere informationskodede peptoids evne til at gennemgå sekvens-selektiv dynamisk kovalent selvsamling i molekylære stiger, syntetiseres og hybridiseres en repræsentativ streng med sin komplementære peptoid sekvens.Monomererne NPAM og NPAL anvendes som dynamiske kovalerte reaktantpar med NEEE-hjælpeopløselighed af endelige selvsamlede produkter. Når den faste fase-submonomersyntes er afsluttet, fjernes allocgruppen. Før og efter deprotection blev dele af harpiksen kløvet under 405 nanometerlys og karakteriseret ved elektrosprayionisering massespektrometri.Sekvensen renses ved prep HPLC, derefter lyophilized at opnå en off-white pulver og renheden er bekræftet med analytisk HPLC. Den oligopeptoid er efterfølgende hybridiseret med sin komplementære sekvens at give en in-registry stigen bekræftet af MALDI-MS. Når du udfører denne procedure, skal du huske at give lagene tilstrækkelig tid til at adskille lagene helt, indtil den vandige fraktion bliver gennemsigtig, mindst 15 minutter til at sikre tilstrækkelig katalysatorekstraktion.Efter afslutningen af denne samling procedure, massespektrometri bør udføres for at bestemme omfanget af hybridisering. Derudover kan induktivt koblet plasmamassespektrometri eller fluor NMR anvendes til at vurdere scandiumkoncentrationen efter ekstraktionen. Mens denne teknik for nylig blev udviklet, forventer vi, at den biomimetiske tilgang, der er beskrevet i vores arbejde, vil være medvirkende til at lede den fremtidige design- og informationsbaseret samling af komplekse nanostrukturer.Flere af de reagenser, der anvendes her, er farlige. Vær forsigtig, når du håndterer disse eller andre kemikalier. Bær alle personlige værnemidler og udføre alle eksperimenter inde i en røghætte.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Chemistry

Unit 1

Acids and Bases

SCIENTISTS IN ACTION

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

Origami Inspireret Selvsamling af mønstret og omkonfigurerbare Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

Dannelse af Bestilte Biomolekylær Strukturer af Self-samling af korte peptider

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Self-samling af komplekse Todimensionale Former fra Single DNA Fliser

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

Syntese af uensartet Pr-doteret SrTiO<sub&gt; 3</sub&gt; Keramik og deres Termoelektrisk Properties

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma ...

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks (COFs): A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks COFs: A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

Mikrofluidbaseret syntese af kovalente organiske rammer (COF&#39;er): Et værktøj til kontinuerlig produktion af COF-fibre og direkte tryk på en overflade

Covalent Organic Frameworks (COFs) are a class of porous covalent materials which are frequently synthesized as unprocessable crystalline powders. The ...

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

Podning Multiwalled kulstof-nanorør med polystyren aktivere samlesæt og anisotrope Patchiness

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Væske-celle transmissions elektronmikroskopi til sporing samlesæt af nanopartikler

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Syntese og massespektrometri analyse af Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

Fabrikation af sfæriske og orm-formet Micellar nanokrystaller ved at kombinere Electrospray, samlesæt, og opløsningsmiddelbaseret struktur kontrol

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

Forberedelse af stabile bicykliske Aziridinium ioner og deres Ring-åbning for syntese af Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...