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

Dit werk werd ondersteund door het Amerikaanse Ministerie van Energie, Office of Science, Basic Energy Sciences, onder Award #DESC0012479. S.C.L. erkent de steun van het National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program en A.F.A. erkent de steun van Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC).

LET OP: Verschillende chemische stoffen die in dit protocol worden gebruikt, zijn corrosief, ontvlambaar of giftig en mogen alleen onder een chemische rookkap worden gebruikt. Gebruik de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen en raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen (SDS) voor gebruik.
1. Monomeersynthese
OPMERKING: Primaire amines werden gesynthetiseerd op basis van gepubliceerde benaderingen.
<ol><li>Synthese van 4-(2-aminoethyl)-N-(allylcarbonyloxy)fenylamine (Npam)25,28<ol>
<li>Voeg 5,0 g (36,7 mmol) van 4-(2-aminoethyl)aniline toe aan 150 mL azijnzuur (waterige oplossing, v/v). OPMERKING: Het gebruik van zwak zuur maakt selectieve bescherming van de aromatische amine mogelijk zonder de aliphatische amine aan te tasten als gevolg van het grote verschil in pKeen waarde tussen de twee groepen.</li>
		<li>Bereid een oplossing van 4,9 g (40,4 mmol; 1,1 equiv.) allyl chloroformate in 150 mL van 1,4-dioxaan.</li>
		<li>Combineer de oplossingen in een 500 mL ronde bodemkolf uitgerust met een magnetische roerstaaf en roer het reactiemengsel 's nachts op kamertemperatuur.</li>
		<li>Om de reactie op te werken, verdun met 500 mL gedeïoniseerd (DI) water en was met diethylether (Et2O, 300 mL × 3). Gooi de organische fracties weg.</li>
		<li>Pas de waterige fase aan op pH 14 door 2 M NaOH (waterige oplossing) toe te voegen en extract met Et2O (150 mL × 3).</li>
		<li>Combineer de organische breuken en was met DI water (150 mL × 3).</li>
		<li>Droog over Na2SO4,dan filteren.</li>
		<li>Verdampen tot droogte onder verminderde druk.</li>
		<li>Bevestig de identiteit van het geïsoleerde product, Npam, door nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie. Verwacht de volgende resultaten: 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, -C2-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. OPMERKING: Het product is een lichtgele vaste stof en heeft een totale opbrengst van 69%. Gebruik het product zonder verdere zuivering.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthese van 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzonitril29,30<ol>
<li>Los 25 g (0,19 mol) van 4-cyanobenzaldehyde op in 200 mL tolueen.</li>
		<li>Voeg 42,2 mL (0,768 mmol; 4 equiv.) ethyleenglycol en 0,02 g (0,1 mmol; 0,05 mol%) toe van tolueen-p-sulfoonzuur aan het reactiemengsel.</li>
		<li>Roer en reflux 's nachts bij 120 °C met behulp van een Dean-Stark val (d.w.z. azeotropische distillatie) om water te verwijderen dat tijdens de reactie wordt gegenereerd.</li>
		<li>Nadat de reactie is voltooid en gekoeld tot kamertemperatuur, voeg 40 mL van 5% NaHCO3 (w/v) waterige oplossing toe.</li>
		<li>Haal de organische laag eruit en was drie keer met DI-water.</li>
		<li>Droog over Na2SO4,dan filteren.</li>
		<li>Verdampen tot droogte onder verminderde druk.</li>
		<li>Bevestig de identiteit van het geïsoleerde product, door NMR spectroscopie. Verwacht de volgende resultaten: 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 (AAーBBー, 4H, (CH2O)2). 13. C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 143,20, 132,34, 127,30, 118,72, 113,02, 102,56, 65,57. OPMERKING: Het product is een witte kristallijne vaste stof en heeft een totale opbrengst van 86%. Gebruik het product zonder verdere zuivering.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthese van 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzylamine (Npal)29<ol>
<li>Bereid een oplossing van 10 g (0,057 mol) van 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzonitril in 100 mL watervrije Et2O.</li>
		<li>Voeg voorzichtig 4,3 g (0,11 mol; 2 equiv.) lialh4 tot 100 mL watervrije Et2O toe in een ronde bodemkolf bij 0 °C. Roer om een goed gemengde ophanging te creëren en verzegel het systeem onder een inerte atmosfeer met behulp van een argon gevulde ballon. Blus voorzichtig met ethanol eventuele resterende LiAlH4 op apparatuur die wordt gebruikt voor het wegen. LET OP: Lithium aluminium hydride (LiAlH4)is een milde pyrofore; handgreep onder inert gas en beschermen tegen vocht.</li>
		<li>Voeg de 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzonitriloplossing langzaam toe met behulp van een bijtellingstrechter of een spuitpomp met behoud van het reactiemengsel bij een temperatuur van 0 °C.</li>
		<li>Roer het reactiemengsel 4 uur bij 0 °C, gevolgd met 12 uur bij kamertemperatuur.</li>
		<li>Nadat de reactie is voltooid en gekoeld tot 0 °C, voeg langzaam 95% ethanol (30 mL) toe. Verder blussen door 50% ethanol in water toe te voegen (v/v, 20 mL). Een bubbler kan worden gebruikt om het blusproces te monitoren. LET OP: Voeg extra watervrije Et2O toe als dat nodig is om een voldoende roeringspercentage te behouden.</li>
		<li>Scheid de ether supernatant en verdampen tot droogte onder verminderde druk.</li>
		<li>Filtreer de resulterende olie door een spuitfilter van 0,45 μm.</li>
		<li>Bevestig de identiteit van het geïsoleerde product NpaIdoor NMR spectroscopie. Verwacht de volgende resultaten: 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 (AAーBB, 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. OPMERKING: Het product is een gele olie en heeft een totale opbrengst van 70%. Gebruik het product zonder verdere zuivering.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthese van 2-(2-ethoxyethoxy)ethyltosylaat29,31<ol>
<li>Voeg 20 g (0,15 mol) diethyleenglycol monoethylether en 50 mL tetrahydrofuran (THF) toe aan een 250 mL ronde bodemkolf met een magnetische roerder.</li>
		<li>Koel tot 0 °C af en sluit het systeem af onder een inerte atmosfeer met behulp van een met argon gevulde ballon.</li>
		<li>Voeg 50 mL van 6 M waterige NaOH (2 equiv.).</li>
		<li>Los 54 g (0,28 mol; 2 equiv.) tosylchloride op in 80 mL THF en voeg de oplossing toe aan het reactiemengsel dropwise. Roer 1 uur bij 0 °C.</li>
		<li>Laat het reactiemengsel op kamertemperatuur komen en roer nog een uur door.</li>
		<li>Haal het reactiemengsel eruit met Et2O (400 mL).</li>
		<li>Was de organische laag met 1 M NaOH, dan met DI water.</li>
		<li>Droog over Na2SO4,dan filteren.</li>
		<li>Verdampen tot droogte onder verminderde druk.</li>
		<li>Bevestig de identiteit van het geïsoleerde product door NMR spectroscopie. Verwacht de volgende resultaten: 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 van 15,11. OPMERKING: Het product is een kleurloze vloeistof en heeft een totale opbrengst van 98%. Gebruik het product zonder verdere zuivering.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthese van 2-(2-ethoxyethoxy)ethylazide29,31<ol>
<li>Los 40 g (0,14 mol) van 2-(2-ethoxyethoxy)ethyltosylaat op in 250 mL dimethylformamide (DMF) in een ronde bodemkolf met een magnetische roerder. Sluit het systeem onder een inerte atmosfeer met behulp van een argongevulde ballon.</li>
		<li>Voeg 32 g (0,49 mol; 3,5 equiv.) nan3 toe aan het reactiemengsel. LET OP: Gebruik geen metalen spatel bij het wegen van NaN3. NaN3 kan reageren met lood en koper wat resulteert in de vorming van zeer explosieve metalen azides. Het is acuut giftig en fataal bij inslikken of in contact met de huid.</li>
		<li>Verwarm het reactiemengsel tot 60 °C en laat het 36 uur lopen. Koel dan af tot kamertemperatuur.</li>
		<li>Verdun met grote hoeveelheid water (500 mL) en extract met Et2O (150 mL × 3).</li>
		<li>Isoleer de organische laag en voer waterwassingen uit.</li>
		<li>Droog over Na2SO4,dan filteren.</li>
		<li>Verdampen tot droogte onder verminderde druk.</li>
		<li>Bevestig de identiteit van het geïsoleerde product door NMR spectroscopie. Verwacht de volgende resultaten: 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. OPMERKING: Het product is een gele vloeistof en heeft een totale opbrengst van 85%. Gebruik het product zonder verdere zuivering.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthese van ethylamine 2-(2-ethoxyethoxy)(Neee)29,31<ol>
<li>Los 20 g (0,13 mol) van 2-(2-ethoxyethoxy)ethylazide op in 160 mL THF in een 500 mL ronde bodemkolf met een magnetische roerder.</li>
		<li>Voeg 40 g (0,15 mol, 1,1 equiv.) triphenylphosfine toe en roer 's nachts bij kamertemperatuur onder argon.</li>
		<li>Blus het reactiemengsel met water (220 mL) en laat het nog een dag roeren.</li>
		<li>Was de resulterende oplossing met tolueen, gevolgd door dichloormethaan (DCM).</li>
		<li>Verdamp de waterige laag onder vacuüm.</li>
		<li>Bevestig de identiteit van het geïsoleerde product Neee,door NMR spectroscopie. Verwacht de volgende resultaten: 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, NbH2), 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. OPMERKING: Het product is een gele vloeistof en heeft een totale opbrengst van 58%. Gebruik het product zonder verdere zuivering.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Solid-phase submonomeersynthese van oligo(peptoids)
OPMERKING: De submonomeerbenadering van solid-phase synthese (SPS) werd gebruikt omdat het de productie van sequentiespecifieke oligomeren met een hoge koppelingsefficiëntie mogelijk maakt. Een geautomatiseerdpeptide synthesizer werd aangepast om snel te genereren oligo (peptoids). Instellingen kunnen moeten worden gewijzigd voor verschillende instrumenten.
<ol><li>Voorbereiding
	<ol>
<li>Weeg 0,125 g Fmoc-Photolabile SS hars (0,8 mmol/g typische belasting, 0,1 mmol schaal, 100-200 mesh, 1% DVB) en voeg toe aan een fritted geautomatiseerdsynthesizer reactieschip. Steek het vat in het magnetrongedeelte van de synthesizer.</li>
		<li>Vul de hoofdoplosmiddelfles met DMF en de debeschermingsfles met 20% 4-methylpiperidine in DMF (v/v). Leeg afval.</li>
		<li>Bereid 1 M-oplossingen voor van bromoazijnzuur en N,N'-diisopropylcarbodiimide (DIC) in DMF met totale volumes van 1,5 mL × (aantal residuen in volgorde) + 5 mL. De extra 5 mL zorgt ervoor dat er geen lucht in de machine komt. Voeg 0,47 mL azijnzuuranhydride toe aan DMF om een 5 mL capping-oplossing te maken. LET OP: DIC kan ernstige oogschade, huidirritatie en sensibilisatie veroorzaken, en irritatie en sensibilisatie van de luchtwegen.</li>
		<li>Bereid 0,5 M-oplossingen voor van elke primaire amine (Npam, Npal, Neee en Nma (2-methoxyethylamine)) in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) die worden gebruikt voor de verplaatsingsstap. De totale volumes van de primaire amineoplossingen moeten 2,5 mL × (aantal residuen van de juiste primaire amine) + 2,5 mL bedragen.</li>
		<li>Voeg alle oplossingen toe aan het geautomatiseerde synthesizerspruitstuk.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthese LET OP: Voer uit met behulp van een geautomatiseerde peptide synthesizer.<ol>
<li>Zwellen de hars bij kamertemperatuur voor 5 min met 10 mL DMF. Giet het reactievat af.</li>
		<li>Splijt de Fmoc-groep met 3 mL van de 20% 4-methylpiperidineoplossing voor 30 s bij 75 °C en 90 s bij 90 °C. Laat het schip leeglopen. Herhaal. Wassen met DMF (2 mL × 2).</li>
		<li>Voeg aan het vat 1,5 mL van de bromoacetische zuuroplossing en 1,5 mL van de DIC-oplossing toe. Verwarm de reactie op 75 °C gedurende 4,5 min om de bromoacetylatiereactie uit te voeren. Was de hars (5 mL DMF × 3).</li>
		<li>Voer de verplaatsingsreactie uit door toevoeging van 2,5 mL primaire amine monomeeroplossing aan het reactievat. Verwarm bij 75 °C gedurende 4,5 min. Washars (5 mL DMF × 3).</li>
		<li>Herhaal stap 2.2.3. en 2.2.4. terwijl achtereenvolgens de primaire aminemonomeer wordt vervangen die in stap 2.2.4 wordt gebruikt. oligo(peptoid) keten te kweken op een sequentie-specifieke manier.</li>
		<li>Na de laatste verplaatsingsstap sluit u de reeks af door 2,5 mL van de azijnzuuranhydride-oplossing en 2 mL van de DIC-oplossing toe te voegen. Verwarm bij 50 °C gedurende 2 min. Was de hars (5 mL DMF × 6).</li>
		<li>Breng de hars over op een gefriteerd glazen reactievat uitgerust met een 3-weg stopcock. Het glazen reactievat moet eerder worden gesiliconiseerd om te voorkomen dat kralen zich aan de muren vasthouden. Silanize de wanden door het vullen van het vat met een 5% dichloordimethylsilane in dichloorethaan (DCE) (v/ v) oplossing aan de bovenkant en laat het zitten voor 30 min. Giet het vat af en wassen met DCE en methanol. Droog glazen vat voor gebruik.</li>
		<li>Was de hars met DCM (5 mL × 3), borrel met N2 door de ene arm en trek vacuüm met een andere.</li>
		<li>Droog en bewaar hars en bevestigd oligo(peptoid) tot debescherming en decolleté.</li>
	</ol></li>
	<li>Alloc-amine deprotection en decolleté van hars
	<ol>
<li>Als de hars meer dan een dag is opgeslagen, reswell de hars door te borrelen met 5 mL DMF gedurende 10 min. Giet het vat af en voeg een kleine magnetische roerstaaf toe.</li>
		<li>Voeg 3 mL droge DCM toe aan het glazen peptidevat.</li>
		<li>Weeg 0,1 equivalenten tetrakis(triphenylfosfine)palladium(0) en 25 equivalenten fenylsilane per Alloc-groep. Gebruik een klem om het reactievat onder een hoek boven een roerplaat te plaatsen, zodat de hars zachte agitatie ondergaat terwijl ze in het oplosmiddel blijft hangen. Om te voorkomen dat de DCM verdampt, sluit u het reactievat af.</li>
		<li>Na 1 uur, filter de oplossing en was de hars met DCM (3 × 5 mL).</li>
		<li>Herhaal stap 2.3.2. en 2.3.3.</li>
		<li>Spoel de hars achtereenvolgens af met methanol en DCM twee maal.</li>
		<li>Breng de hars en magnetische roerstaaf over op een flacon van 20 mL.</li>
		<li>Dompel de hars onder in DMF, roer en kloven gedurende 36 uur onder bestraling bij ongeveer 25 mW.cm-2 met 405 nm. Een klein deel van hars kan worden gespleten en gekenmerkt in ESI-MS voor deze stap om volledige Alloc deprotection van amine te garanderen. Als er Alloc-groepen overblijven, herhaalt u de stappen 2.3.2 en 2.3.3.</li>
		<li>Scheid bevrijde oligo(peptoid) van hars via een spuitfilter. Verwijder oplosmiddel onder vacuüm.</li>
	</ol></li>
	<li>Zuivering en karakterisering van oligo(peptoids)
	<ol>
<li>Reconstrueren de peptoids in een 50/50 mengsel van water / acetonitril.</li>
		<li>Zuiveren met reverse-phase preparatieve HPLC (C18). Combineer gezuiverde fracties, vries en lyofiel en opbrengst off-white poeder. Het poeder kan worden opgeslagen voor verder gebruik.</li>
		<li>Analyseren met ESI-MS na zuivering.</li>
		<li>Voer MALDI massaspectrometrie uit in reflectron positieve ionenmodus. Meng 2 μL van een oplossing van het monster (1 mM) met 6 μL van een mengsel van 10 mg matrix [2-(4-hydroxyphenylazo)benzoëzuur (HABA)] in 200 μL acetonitril. Spot op een MALDI monster plaat en laat de lucht drogen.</li>
		<li>Voer voor zuiverheid analytische HPLC uit van gezuiverd oligo (peptoids).</li>
	</ol></li>
</ol>3. Opeenvolging-selectieve ladder zelfassemblage
<ol><li>
Zelfassemblage door dissociatie/extractie/annealing
	<ol>
<li>Bereid 10 mM stock oplossingen van elke oligo (peptoid) sequentie gebruikt voor zelfassemblage en een 10 mM voorraad oplossing van scandium triflate (Sc(OTf)3) in watervrije acetonitril.</li>
		<li>Voeg 20 μL van elke peptoidstockoplossing toe aan een flacon van 3 mL, uitgerust met een magnetische roerstaaf. Voeg 1,5 eq van Sc(OTf)3 per potentiële imine obligatie uit de voorraad oplossing. Voeg voldoende water en acetonitril toe om een totaal van 200 μL 2% (v/v) water/acetonitriloplossing te vormen.</li>
		<li>Roer voorzichtig bij 70 °C gedurende 2 uur voor acetale-deprotection van de aldehyde en dissociatie van alle strengen.</li>
		<li>Laad de flacon op met 200 μL chloroform en 2 mL water. Schud voorzichtig.</li>
		<li>Laat het mengsel staan (ten minste 15 min) en, na volledige fasescheiding, de organische laag extraheren met een microliterspuit.</li>
		<li>Roer een nieuwe flacon bij 70 °C voor oligomer annealing, meestal 6 uur. Ladder hybridisatie kan ook worden uitgevoerd bij kamertemperatuur, maar over een langere periode.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Karakterisering van zelfgeassembleerde soorten
	<ol>
<li>Voer MALDI-TOF massaspectrometrie uit op de oplossing van het reactiemengsel na de stappen 3.1.3., 3.1.5., en 3.1.6. om de reactie te volgen. Als hybridisatie onvolledig is, voeg dan 1,5 eq van Sc(OTf)3 per potentiële imine-obligatie toe aan de aandelenoplossing en herhaal stap 3.1.3-3.1.6. tot het klaar is.</li>
		<li>Droog het monster onder een gestage stroom stikstof en reconstrueren in 1 mL van 2% salpeterzuur (waterige oplossing, v/v). Verdun 4 × 106-voudigmet HPLC water. Bepaal de post-extractie scandiumconcentratie met inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De techniek hierin beschrijft de dynamische covalente assemblage van informatiedragende peptoid oligomeren, waar informatie wordt gecodeerd in de volgorde van hun hangergroepen. Het gebruik van een alloc-beschermde aminemonomeer in combinatie met een ethyleenacetaal beschermde aldehydemonomeer maakt orthogonale debescherming mogelijk, waardoor Alloc-deprotection op kraal- en acetale deprotection ter plaatse tijdens de zelfassemblagereactie mogelijk is, waardoor de gesynthetiseerde sequenties niet voortijdig reageren vóór oligomerzuivering en karakterisering. Belangrijk is dat de solid-fase synthese wordt uitgevoerd met behulp van een fotolabile hars om oligomer decolleté van de kraal onder UV- of violetlichtbestraling mogelijk te maken, waardoor vroegtijdige debescherming van de zuur-labiele, ethyleenacetaalgebaseerde beschermende groep wordt uitgesloten. Verschillende alternatieve debeschermingsregelingen kunnen worden overwogen. Zo maakten we in eerste instantie gebruik van dual acid-labile protecting groups (Boc-amine en ethyleen acetal-aldehyde) met de bedoeling om in situ deprotection door een sterk zuur gevolgd met neutralisatie om de zelfassemblagereactie door te laten gaan; deze aanpak resulteerde echter in de onmiddellijke generatie van neerslag bij toevoeging van de basis. Als alternatief werd de bescherming van de amine met een fotolabile protecting groep, 2-(2-nitrofenyl)propoxycarbonyl (NPPOC), voor ogen als de aldehyde selectief kon worden beschermd bij behandeling met trifluoroacezuur (TFA) voorafgaand aan de zuivering. Helaas, in situ fotolyse van de beschermende groep met UV-licht niet veroorloven kwantitatieve debescherming, zelfs in aanwezigheid van fotosensibilisaat en na langdurige bestralingsperiode25. Trimethylsilylethoxycarbonyl (d.w.z. Teoc) kan worden gebruikt als een aminebeschermende groep en is onderworpen aan decolleté bij behandeling met metaaltriflaten van zeldzame aarde; kwantitatieve Teoc-deprotection vereist echter veel hogere polyflatebelastingen van zeldzame aardmetalen dan nodig is voor de bescherming van het acetaat van ethyleen. Voor dit protocol mogen Teoc-amines worden gebruikt, maar de lewiszuurconcentratie moet dienovereenkomstig worden aangepast, aangezien subkwantitatieve aminedeprotection problematisch zou kunnen blijken voor grotere zelfgeassembleerde structuren. Aliphatic functionele groepen werden kort overwogen, maar debescherming van aliphatic aldehyden vereist strenge voorwaarden die peptoid opeenvolgingen32,33afkappen.
Integratie van Neee en Nma als inerte spacer residuen dienen om de oplosbaarheid van oligomeer te verbeteren en facile mass-tagging van de voorloper oligomeren in staat stellen zich een gedeready identificatie van de gegenereerde soorten door massaspectroscopie veroorloven. Bovendien, gezien de "Σ-streng" conformatie van peptoids waar aangrenzende ruggengraat segmenten nemen tegengestelde rotatietoestanden om een lineaire, twist-free oligomer34,35vormen , sequenties waarin afwisselend dynamische covalent en inerte afstandsmateriaal residuen vergemakkelijkt een structuur waarin reactieve hanger groepen zijn gericht in dezelfde richting. Gezien de veelzijdigheid van de submonomeermethode kan een grote en diverse bibliotheek van primaire amines worden gebruikt om de peptoid oligomeren verder te wijzigen, maar kan aanpassingen van het protocol vereisen om een hoge koppelingsefficiëntie te behouden.
Terwijl oligo(peptoids) handmatig kan worden gesynthetiseerd in een glazen reactievat19, verkort de automatisering van het proces de tijd voor elke residutoevoeging van enkele uren tot een half uur. Bovendien vermindert automatisering de hoeveelheid monomeer en wasoplosmiddelafval, met name wenselijk bij het gebruik van primaire aminemonomeren die niet commercieel beschikbaar zijn. Hoewel Alloc decolleté van de beschermde amine residuen is een efficiënte reactie, palladium oxidatie kan resulteren in onvolledige deprotection. Bijgevolg wordt voorgesteld om een deel van de hars te testen en de omvang van de bescherming met ESI-MS te karakteriseren. Voor testdecolletés geeft 30 min onder 405 nm bestraling voldoende peptoid vrij voor massaspectrometrie. Gedeeltelijke debescherming kan worden beperkt met het gebruik van anaerobe aandoeningen of het herhalen van de deprotection reactie.
Terwijl dit artikel zich richt op Sc(OTf)3 als een multi-role reagens, andere zeldzame aarde metalen triflates, zoals ytterbium triflate, is aangetoond dat met succes bemiddelen de informatie-gerichte assemblage van moleculaire ladders. Met name Sc(OTf)3 is de meest Lewis zuur van de zeldzame aarde metalen triflates; Door het verminderde katalytische vermogen van andere metaaltriflaten van zeldzame aarde24,36, kunnen dus grotere equivalenten nodig zijn om volledige ethyleenacetale deprotection en stranddissociatie te bewerkstelligen. Het aantal vereiste equivalenten kan met MALDI-massaspectrometrie worden bepaald door het punt waar strengen volledig loskomen te observeren. Dissociatie is van cruciaal belang in het zelfassemblageproces en is analoog aan het smelten van nucleïnezuurstrengen bij verhoogde temperatuur. De daaropvolgende extractie van katalysator maakt de vorming en verstoring van dynamische covalente combinaties die de assemblage van sequentie-specifieke duplexen. Deze geleidelijke annealing van de oligomeric strengen omzeilt de kinetische vangst (die voor moleculaire ladders, buiten registersoorten of verkeerd paarsequenties) kan opleveren die door andere methodes worden ervaren.
Chloroform is een uitstekend oplosmiddel als fasescheiding in de chloroform / acetonitril/water ternaire systeem hier gebruikt bevordert de gedeeltelijke extractie van Lewis zuur zonder dat resulteert in neerslag van zelfgemonteerde structuren37. Bovendien, chloroform is een van de weinige oplosmiddelen die imine vorming bevordert met behoud van moleculaire ladder oplosbaarheid. Sporen van out-of-registry en verkeerd gekoppelde duplexen kunnen vaak worden waargenomen vanwege de dynamische aard van het systeem. Hoewel dit systeem grotendeels wordt beïnvloed door kleine variatie in de concentraties van zeldzame metalen triflate bij extractie, genereert onvoldoende katalysatorextractie soms een aanzienlijk deel van onvolledige hybridisatie en niet-specifieke oligomeerkoppelingen. In dit geval is het over het algemeen beter om eerst opnieuw te scheiden met nog eens 1,5 equivalenten katalysator en vervolgens een tweede keer te extraheren in plaats van onmiddellijk opnieuw te extraheren, omdat de volledige dissociatie van enkele strengen van vitaal belang is voor het proces. Om tegelijkertijd verschillende unieke informatiegecodeerde moleculaire ladders te monteren, kan het nodig zijn om de concentratie van de zeldzame metalen triflatestockoplossing die wordt gebruikt om equivalenten en het totale reactievolume te behouden, te verhogen.
Hoewel deze zelfassemblages voornamelijk worden gekenmerkt door massaspectrometrie, zijn andere technieken, waaronder fluorescentieresonantieenergieoverdracht (FRET) mogelijk. Beperkingen omvatten de hoeveelheid materiaal die nodig is, betaalbaarheid van monomeren en signaal-ruisverhouding. Technieken die oplosmiddelen vereisen, zoals 1H NMR, kunnen bovendien lijden onder de onoplosbaarheid van zelfgeassembleerde structuren. Bovendien kunnen de concentraties van metaaltriflate van zeldzame aardnat na extractie worden bepaald door middel van methoden als ICP-MS of 19F NMR met een interne standaard.
Naarmate de vooruitgang in de richting van een betere controle op macro- en supramoleculaire nanostructuren en materialen vordert, ontstaat de uitdaging om regelmatige, maar aanpasbare samenstellingen te ontwerpen en te fabriceren. Het in dit verslag beschreven protocol biedt een pad om dergelijke nanostructuren te bereiken door middel van sequentieselectieve samenstellingen via dynamische covalente interacties.

Vooruitgang in zelfassemblage, het proces waarbij kleine sub-eenheden grotere architecturen genereren door middel van thermodynamisch gestuurde trajecten, heeft een betere controle over macro- en supramoleculaire nanostructuren geboden, meestal door gebruik te maken van intermoleculaire interacties zoals π-stacking en waterstofbinding1,2,3,4. In het bijzonder zijn nucleïnezuren (d.w.z. polynucleotiden) naar voren gekomen als opmerkelijk veelzijdige nanoconstructiemedia, omdat de hoge informatiedichtheid van de basiskoppeling van Watson-Crick de assemblage van complexe, sequentieselectieve structuren4,5mogelijk maakt. Terwijl de inherent lage sterkte van deze voorbijgaande intermoleculaire bindingen sub-unit herschikking en foutcorrectie mogelijk maakt , zijn de resulterende structuren vaak gevoelig voor thermische en mechanische afbraak6. Dynamische covalente interacties7,8,9, een klasse van covalente hechtingsvormende reacties die omkeerbaar of herschikbaar zijn onder milde omstandigheden en onlangs zijn gebruikt om ingewikkelde macromoleculen zoals ladders10,11,12,13, kooien14,15,16, en stapels17opleveren, verhoogde obligatiesterke punten en robuuste structuren. Helaas wordt de capaciteit voor herschikking en foutcontrole verminderd door de relatief lage herschikkingspercentages van deze covalente soorten, waardoor hun capaciteit voor zelfassemblage in de gewenste producten wordt ingeperkt18. Om deze kinetische overvulling aan te pakken, worden katalysatoren of barre reactieomstandigheden vaak gebruikt in combinatie met eenvoudige bouwstenen. Hier rapporteren we een proces dat kinetische overvulling omzeilt om de zelfassemblage van moleculaire ladders van sequentiespecifieke oligomeren mogelijk te maken, waarbij de hybridisatie wordt geleid door de informatie gecodeerd in de oligomerresidusequenties.
Gezien hun synthetische toegankelijkheid worden poly(N-vervangende glycine)s (d.w.z. peptoids) gebruikt als oligomeric precursoren waaruit de moleculaire ladders zijn geassembleerd19. Peptoids zijn structurele isomers van peptiden waarin hanggroepen worden aangebracht op de backbone-gedragen stikstof in plaats van gekoppeld aan de α-koolstof20. Met behulp van solid-phase synthese, exacte plaatsing van dynamische covalente hanger groepen langs de peptoid keten is gemakkelijk bereikt, waardoor het ontwerp van voorloper oligomeren die kunnen monteren in complexe supramoleculaire structuren21.
De dynamische covalente herschikking van imine connectiviteit wordt gebruikt in deze procedure als de imine-genererende condensatie reactie biedt een handig middel om de zelfassemblage te karakteriseren door massaspectrometrie als elke band gevormd resulteert in een massareductie van 18 g/mol22. Bovendien kan het evenwicht tussen de amine en aldehydereactanten en imineproduct worden gevarieerd door de zuurconcentratie te veranderen. Met name worden metaaltriflaten van zeldzame aarde gebruikt om het evenwicht te beïnvloeden en bovendien ethyleenacetaat beschermde aldehyden23,24,25te debeschermen . Om op te merken, scandium triflate wordt al vaak gebruikt op het gebied van dynamische covalente zelfassemblage, met inbegrip van het recente succes in het helpen van de synthese van covalente organische kaders (COFs) bij kamertemperatuur26,27. Bovendien maakt de contrasterende oplosbaarheid van de oligo(peptoid) sequenties en de zeldzame metalen triflate evenwichtsbeheersing mogelijk door vloeistof-vloeibare extractie. Het gerapporteerde proces maakt gebruik van deze controle om de kinetische barrières te omzeilen die informatiegestuurde zelfassemblage verhinderen.

<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

Dit protocol presenteert het gebruik van Lewis zure multi-role reagentia om kinetische vangst waargenomen tijdens de zelfassemblage van informatie-gecodeerde oligomrische strengen bemiddeld door gepaarde dynamische covalente interacties op een manier nabootsen van de thermische fietsen vaak gebruikt voor de zelfassemblage van complementaire nucleïnezuur sequenties. Primaire amine monomeren met aldehyde en amine hanger moieties zijn gefunctionaliseerd met orthogonale beschermende groepen voor gebruik als dynamische covalente reactant paren. Met behulp van een gemodificeerde geautomatiseerde peptide synthesizer, de primaire amine monomeren zijn gecodeerd in oligo (peptoid) strengen door middel van solid-phase submonomeer synthese. Bij zuivering door high-performance vloeibare chromatografie (HPLC) en karakterisering door elektrospray ionisatie massaspectrometrie (ESI-MS), sequentie-specifieke oligomeren worden onderworpen aan hoge belasting van een Lewis zure zeldzame aarde metalen triflate die beide de beschermt de aldehyde moieties en beïnvloedt de reactante paar evenwicht zodanig dat strengen volledig scheiden. Vervolgens wordt een fractie van het Lewis-zuur geëxtraheerd, waardoor het gloeien van complementaire sequentiespecifieke strengen informatiegecodeerde moleculaire ladders kan vormen die worden gekenmerkt door matrixondersteunde laserdesorptie/ionisatiemassaspectrometrie (MALDI-MS). De eenvoudige procedure die in dit rapport wordt beschreven, omzeilt kinetische vallen die vaak worden ervaren op het gebied van dynamische covalente assemblage en dient als platform voor het toekomstige ontwerp van robuuste, complexe architecturen.

Om het vermogen van informatie-gecodeerde peptoids aan te tonen om reeks-selectieve dynamische covalente zelfassemblage in moleculaire ladders te ondergaan, werd een representatieve bundel, H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma, gesynthetiseerd en gehybridiseerd met zijn complementaire peptoidopeenvolging. De monomeren Npam en Npal (gekenmerkt door 1H NMR (500 MHz), figuur 1) werden gebruikt als dynamische covalente reactant paren met Neee helpen oplosbaarheid van de uiteindelijke zelfgeassembleerde producten. Bovendien maakt de integratie van de commercieel beschikbare Nma monomeer een massadifferentiatie tussen de twee complementaire sequenties mogelijk. Na voltooiing van de solid-phase submonomeersynthese werd de Alloc-groep verwijderd met Pd(PPh3)4. Voor en na de bescherming werden delen van de hars onder 405 nm licht gespleten en gekenmerkt door ESI-MS (figuur 2). De sequentie werd gezuiverd door prep HPLC, lyophilized om een off-white poeder te bereiken, en zuiverheid bevestigd met analytische HPLC (Figuur 3). Het oligo (peptoid) werd vervolgens gehybridiseerd met zijn complementaire volgorde, H2N-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npal, om zich een in het register ladder te veroorloven die door MALDI-MS (Figuur 4) werd bevestigd .
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig1a.jpg"> Figuur 1: Monomeer synthetische schema's en 1H-NMR spectra. A) Monomeer synthetische schema's met reagentia en voorwaarden: i) allyl chloroformate, 10% waterig azijnzuur, 1,4-dioxaan, kamertemperatuur, 's nachts; ii) ethyleenglycol, tolueen-p-sulfoonzuur, tolueen, reflux, 's nachts; iii) LiAlH4, watervrije Et2O, 0 °C voor 4 uur en vervolgens de kamertemperatuur van 12 uur; iv) tosylchloride, THF, 0 °C; v) NaN3, DMF, 60 °C, 36 h; vi) triphenylphosfineine, THF, 's nachts. (B) Monomeer 1H-NMR-spectra (500 MHz, CDCl3): i) 4-(2-aminoethyl)-N-(allylcarbonyloxy)fenylamine (Npam); ii) 4-(1,3-dioxacyclopent-2-yl)benzylamine (Npal); iii) 2-(2-ethoxyethoxy)ethylamine (Neee). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig1alarge.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig2.jpg"> Figuur 2: Synthese en debescherming van een sequentiespecifiek oligo(peptoid). (A) Structuren van H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma voor en na alloc-beschermende groepsverwijdering met bijbehorend (B) ESI massaspectrum. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig2alarge.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig3a.jpg"> Figuur 3: Zuivering en karakterisering van een informatiegecodeerde peptoid. (A) HPLC chromatogram van de strengzuivering door voorbereidende HPLC met een lineaire gradiënt van acetonitril (MeCN) en water: (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. Pieken i en ii komen overeen met respectievelijk lage moleculaire gewichtsbijproducten, voornamelijk DIC-urere, en oligomericsoorten, met inbegrip van het gewenste product. (B) Analytisch HPLC chromatogram en (C) ESI massaspectrum van H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma na lyophilisatie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig4.jpg"> Figuur 4: Zelfassemblage van H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma en zijn complementaire volgorde, H2N-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npal. (A) Structuren van de twee sequenties en de resulterende sequentie-gedreven assemblage. (B) MALDI massaspectrum van de moleculaire ladder na het annealing bij kamertemperatuur 's nachts. Massa's: verwacht [M+Na]+ = 3306.7, gevonden 3306.0; verwacht [M-1 imine+Na]+ = 3324,7, gevonden 3323,9; verwacht [M-2 imine +Na]+ = 3342,7, gevonden 3342,8; verwacht [M-2 imine +CH3OH+H]+ = 3352,8, gevonden 3352.0. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</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

Een protocol wordt gepresenteerd voor de synthese van informatie-gecodeerde peptoid oligomeren en voor de sequentie-gerichte zelfassemblage van deze peptoids in moleculaire ladders met behulp van amines en aldehyden als dynamische covalente reactant paren en Lewis zure zeldzame aarde metalen triflates als multi-role reagentia.

Synthese van informatiedragende Peptoids en hun reeks-geleide Dynamische Covalent Zelfassemblage

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

Dit protocol maakt de informatie-gerichte assemblage van oligomerische sequenties mogelijk door dynamische covalente interacties, waarbij de sequentie-selectieve hybridisatie van nucleïnezuren echt nabootst, maar met een verhoogde interstrandbindingsterkte. Dynamische covalente samenstellingen zijn meestal beperkt tot eenvoudige architecturen vanwege hun beperkte capaciteit voor het herschikken en foutcorrectie. In tegenstelling, door het verhogen langs de concentratie van een Lewis zuur te beïnvloeden binding dissociatie en vervolgens katalyseren band herschikking, deze techniek vermindert de heersende kinetische vang vang beperkingen van de zelfassemblage systemen.Deze methode kan worden gebruikt in een verscheidenheid van gebieden die gebruik maken van covalente binding herschikking reacties, van covalente organische kaders met uitzonderlijk lage defecten tot biomaterieel weefsel interfaces die in staat zijn aan te passen en tegemoet te komen aan de verdere verbouwing van het weefsel substraat. Bij het uitvoeren van deze techniek voor de eerste keer, individuen kunnen vinden kinetisch gevangen assemblages, zelfs na langdurige annealing tijden. Wij adviseren nieuwe gebruikers om te proberen hybridisaties tussen oligomers die uitsluitend aldehyde en uitsluitend amineresiduen dragen, waardoor de gecodeerde informatie en dus hybridisatie worden vereenvoudigd.Om deze procedure te beginnen, weegt 0,125 gram FMOC fotolabile solid support hars en voeg het toe aan een fritted geautomatiseerd synthesizer reactievat. Steek het vat in het magnetrongedeelte van de synthesizer. Vul de hoofdoplosmiddelenfles met DMF en de deprotectiefles met een oplossing van 20%4-methylpiperidine in DMF en leg het afval.Bereid vervolgens een molaire oplossingen van broomzuur en DIC in DMF met totale volumes van 1,5 milliliter voor elk residu in volgorde en 0,47 milliliter azijnzuuranhydride tot 4,53 milliliter DMF om een vijf milliliter aftopping oplossing te maken. Bereid 0,5 molaire oplossingen van elke primaire amine voor die in NMP moet worden gebruikt. Het totale volume van elke oplossing moet 2,5 milliliter bedragen voor elk residu van de juiste primaire amine plus een extra 2,5 milliliter.Voeg alle oplossingen toe aan het geautomatiseerde synthesizerspruitstuk. Met behulp van een geautomatiseerde peptide synthesizer, zwellen de hars, klijken de FMOC-groep, en het uitvoeren van de verplaatsing reactie zoals beschreven in de tekst protocol. Verzilt hierna de wanden van een fritted glazen reactievat uitgerust met een driewegstopcock door deze naar de top te vullen met een oplossing van 5%dichlorodimethylsilane in DCE.Laat het 30 minuten zitten en laat het vat uitlekken en was het met DCE en methanol. Nadat het vat droog is, moet u de hars erop overbrengen. Was de hars drie keer met DCM met behulp van vijf milliliter voor elke wasbeurt tijdens het borrelen met stikstofgas door de ene arm en het trekken van vacuüm met een andere.Droog en bewaar de hars en de bijgevoegde oligopeptoïde tot deprotectie en decolleté. Wanneer klaar om verder te gaan, re-zwellen de hars als het is opgeslagen voor meer dan een dag door borrelen met vijf milliliter DMF gedurende 10 minuten. Giet het vat af en voeg een kleine magnetische roerstaaf en drie milliliter droge DCM toe aan het glazen peptidevat.Weeg 0,1 equivalenten van de palladiumkatalysator en 25 equivalenten fenylsilane per allocgroep. Gebruik een klem om het reactievat onder een hoek boven de roerplaat zodanig te positioneren dat de hars zachte agitatie ondergaat terwijl het in het oplosmiddel blijft hangen en het vat afdoven om te voorkomen dat de DCM verdampt. Na een uur filter je de oplossing eraf en was je de hars drie keer met DCM met vijf milliliter per wasbeurt.Herhaal vervolgens de alloc-deprotectie nogmaals. Spoel vervolgens de hars achtereenvolgens met methanol en DCM twee keer en breng de hars en magnetische roerstaaf over op een flacon van 20 milliliter. Dompel de hars onder in DMF, roer en kleef zoals beschreven in het tekstprotocol.Gebruik vervolgens een spuitfilter om bevrijde oligopeptoïde van de hars te scheiden en het oplosmiddel onder vacuüm te verwijderen. Reconstrueer de peptoïden in een 50-50 mengsel van water en acetonitril en zuiveren met omgekeerde fase preparative HPLC. Combineer de gezuiverde fracties, dan bevriezen en lyofieliseren om een off-white poeder opleveren.Analyseer het poeder met ESI en MALDI massaspectrometrie. Om de zuiverheid te evalueren, voert u analytische HPLC uit van de gezuiverde oligopeptoïden. Bereid eerst 10 millimolar stock oplossingen van elke oligopeptoïde sequentie gebruikt voor zelfassemblage en een 10 millimolar voorraad oplossing van scandium triflate in watervrije acetonitril.Voeg 20 microliter van elke peptoïde voorraadoplossing toe aan een drie milliliter flacon uitgerust met een magnetische roerstaaf. Voeg 1,5 equivalenten van de scandiumtriflateoplossing per potentiële aminebinding uit de voorraadoplossing toe en voeg voldoende water en acetonitril toe om 200 microliters van een 2%water- en acetonitriloplossing te vormen. Roer voorzichtig op 70 graden Celsius gedurende twee uur voor acetyl deprotectie van de aldehyde en dissociatie van alle strengen.Laad hierna de flacon op met 200 microliter chloroform en twee milliliter water. Schud de flacon voorzichtig. Laat het mengsel minstens 15 minuten staan.Bij volledige fasescheiding, extract de organische laag met een microliter spuit. Breng de organische laag naar een nieuwe flacon en roer op 70 graden Celsius voor oligomer annealing die meestal zes uur duurt. Om het vermogen van informatiegecodeerde peptoïden aan te tonen om sequentie-selectieve dynamische covalente zelfassemblage ondergaan in moleculaire ladders, een representatieve streng wordt gesynthetiseerd en gehybridiseerd met zijn complementaire peptoïde sequentie.De monomeren NPAM en NPAL worden gebruikt als dynamische covalente reactant paren met NEEE helpen oplosbaarheid van de uiteindelijke zelf geassembleerde producten. Na voltooiing van de vaste fase submonomerensynthese wordt de allocgroep verwijderd. Voorafgaand aan en na de bescherming, werden delen van de hars gespleten onder 405 nanometer licht en gekenmerkt door elektrospray ionisatie massaspectrometrie.De sequentie wordt gezuiverd door prep HPLC, vervolgens lyophilized om een off-white poeder te bereiken en de zuiverheid wordt bevestigd met analytische HPLC. De oligopeptoid wordt vervolgens gehybridiseerd met zijn aanvullende volgorde om een in-register ladder bevestigd door MALDI-MS veroorloven. Bij het uitvoeren van deze procedure, vergeet niet om voldoende tijd voor de lagen volledig scheiden totdat de waterige fractie transparant wordt, ten minste 15 minuten om voldoende katalysator extractie te garanderen.Na het voltooien van deze assemblageprocedure moet massaspectrometrie worden uitgevoerd om de mate van hybridisatie te bepalen. Bovendien kan inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie of fluor NMR worden gebruikt om de scantriumconcentratie na extractie te beoordelen. Hoewel deze techniek onlangs is ontwikkeld, verwachten we dat de biomimetische benadering die in ons werk wordt beschreven, een belangrijke rol zal spelen bij het aansturen van het toekomstige ontwerp en de informatiegestuurde assemblage van complexe nanostructuren.Verschillende van de reagentia die hier worden gebruikt zijn gevaarlijk. Wees voorzichtig bij het hanteren van deze of andere chemische stoffen. Draag alle persoonlijke beschermingsmiddelen en voer alle experimenten uit in een rookkap.

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 Inspired Zelf-assemblage van Patterned en Herconfigureerbare Deeltjes

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

Vorming van Bestelde Biomoleculaire structuren door de zelf-assemblage van korte peptiden

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

Zelf-assemblage van Complex Tweedimensionaal Vormen van enkelstrengs DNA Tiles

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

Synthese van niet-uniforme Pr gedoteerde SrTiO<sub&gt; 3</sub&gt; Keramiek en hun Thermo 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

Microfluïde-gebaseerde synthese van covalente organische kaders (COF&#39;s): een gereedschap voor de continue productie van COF-vezels en directe druk op een oppervlak

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

Multiwalled koolstof Nanotubes met polystyreen om zelf-assemblage en anisotrope vlekkerigheid enten

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

Vloeistof-cel transmissie-elektronenmicroscopie voor Tracking zelf-assemblage van nanodeeltjes

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

Synthese en analyse van de Spectrometrie van de massa van 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

Fabricage van bolvormig en Worm-vormige micellaire nanokristallen door het combineren van Electrospray, zelf-assemblage en controle van de structuur op basis van oplosmiddel

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

Voorbereiding op stabiele bicyclische Aziridinium ionen en hun Ring-Opening voor de synthese van Azaheterocycles

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