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

עבודה זו נתמכת על ידי משרד האנרגיה של ארצות הברית, משרד המדע, מדעי האנרגיה הבסיסית, תחת פרס #DESC0012479. S.C.L. מודה בתמיכה מתוכנית המלגות הלאומית למחקר של קרן המדע, ו-A.F.A. מודה על תמיכה מחברת הנפט הלאומית אבו דאבי (ADNOC סוכנים).

<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>

. למחברים אין מה לגלות

הטכניקה מתארת בזאת את ההרכבה הדינאמית הדינמית של מידע הנושא, היכן שהמידע מקודד ברצף של קבוצות התליון. השימוש במונומר מוגן של alloc בשילוב עם מונומר אלדהיד מוגן בעזרת הגנה מאפשר להגנה מפני הגנת הספק, המאפשר להפוך את alloc להגנה מפני הגנה בלתי מוקדמת במהלך תגובת ההרכבה העצמית, ובכך להבטיח שרצפים מסונתז לא יגיבו בטרם עת לפני הטיהור וה חשוב מכך, סינתזה שלב מוצק מבוצעת באמצעות שרף photolabile לאפשר מחשוף אוליגומר מן חרוז תחת UV או הקרנה אור סגול, מניעה מוקדמת deprotection של חומצה-labile, אתילן acetal מבוססי הקבוצה הגנה. ייתכן שיהיו מספר סכימות חלופיות להגנה. למשל, אנחנו בתחילה המועסקים חומצה כפולה-labile הגנה קבוצות (Boc-אמין ואתילן acetal-אלדהיד) עם הכוונה של הגנה באתרו על ידי חומצה חזקה ואחריו ניטרול כדי לאפשר את תגובת ההרכבה עצמית כדי להמשיך; עם זאת, גישה זו גרמה לדור המיידי של הזרז בתוספת הבסיס. לחילופין, הגנה של האמין עם photolabile הגנה הקבוצה, 2-(2-ניטרוגליצרין פניקסיל) ההצעת (Nאפון), נחזה כמו אלדהיד יכול להיות מוגן באופן סלקטיבי על הטיפול עם חומצה trifluoroacetic (TFA) לפני טיהור. למרבה הצער, ב פוטוליזה באתרו של קבוצת ההגנה עם אור UV לא לממן deprotection כמותיים, גם בנוכחות פוטוסנסיטירנים ואחרי תקופות הקרנה מורחבת25. טרימתילסילליטוקסיל (כלומר, Teoc) יכול להיות מועסק כקבוצת אמין הגנה והוא כפוף למחשוף על הטיפול עם triflates מטאל נדיר-earth; עם זאת, כמותית Teoc deprotection דורש הרבה יותר גבוה נדיר-earth מתכת הקרקע מעמסה מאשר הצורך להגנה האתילן. עבור פרוטוקול זה, Teoc-amines ניתן להשתמש, אבל את הריכוז חומצה לואיס חייב להיות מותאם בהתאם כמו תת כמותי deprotection יכול להוכיח בעייתי עבור מבנים גדולים יותר התאספו. הקבוצות הפונקציונליות של אליפטיות נחשבו בקצרה, אבל הגנה של אליפטיות aldehydes דורש תנאים קשים כי חיתוך רצפי פאיד32,33.
התאגדות של ניטה ו-nma כמו שאריות מרווח אינרטי משמשים כדי לשפר את מסיסות אוליגומר ולאפשר נתיישב מלאי התיוג של oligomers מקודמן להרשות לעצמם זיהוי של מינים שנוצרו על ידי ספקטרוסקופיית המוני. יתר על כן, בהתחשב ' Σ-סטרנד ' היווצרות של peptoids שבו מגזרי השדרה הסמוכים לאמץ מדינות הסיבוב הנגדי כדי ליצור ליניארי, ללא טוויסט אוליגומר34,35, רצפים שילוב מתחלפים דינמי של שאריות מרווח משתנה ואדיש מאפשר מבנה שבו קבוצות התליון התגובתי מכוונות באותו כיוון. בהתחשב רב-תכליתיות של שיטת submonomer, ספריה גדולה ומגוונת של אמינים הראשי יכול להיות מועסק כדי לשנות את הפאיד oligomers, אך עשוי לדרוש התאמות לפרוטוקול כדי לשמור על יעילות צימוד גבוה.
בעוד oligo (peptoids) יכול להיות מסונתז באופן ידני בספינה תגובת זכוכית19, אוטומציה של התהליך מקטין את הזמן עבור כל תוספת שאריות ממספר שעות עד חצי שעה. בנוסף, אוטומציה מפחיתה את הכמות של מונומר ולשטוף את פסולת הממס, רצוי במיוחד בעת שימוש במונמרים העיקריים שאינם זמינים מסחרית. למרות שהמחשוף של אלוג מפסולת מוגנת-אמין היא תגובה יעילה, חמצון פלדיום יכול לגרום לביטול הגנה שלם. כתוצאה מכך, הוא הציע לבדוק קליב חלק של שרף ולאפיין את היקף deprotection עם ESI-MS. לבדיקות בדיקה, 30 דקות תחת 405 הקרנה nm משחררת מספיק פטומטריה לספקטרומטר מסה. הגנה חלקית יכולה להיות מוגבלת עם שימוש בתנאים אנאירובית או חזרה על תגובת deprotection.
בעוד מאמר זה מתמקד Sc (OTf)3 כמו מגיב רב תפקידים, נדירים-earth מטאל triflates, כגון triflates טריפלאט, הוכחו בהצלחה לתווך ההרכבה מכוונת מידע של סולמות מולקולריים. בעיקר, Sc (OTf)3 הוא חומצי לואיס ביותר של triflates נדיר-earth מתכת; לכן, בשל היכולת קטליטי מופחתת שניתנה על ידי אחרים נדירים-earth מתכת triflates24,36, שווי גדול יותר עשוי להיות נדרש כדי להשפיע מלאה האתילן הגנה והשזירה. מספר המקבילות הנדרשות ניתן לקבוע עם ספקטרומטר המסה של MALDI על ידי התבוננות בנקודה שבה גדילי לחלוטין את הנתק. דיסוציאציה קריטית בתהליך ההרכבה עצמית והיא אנלוגית להיתוך של גדילי חומצת גרעין בטמפרטורה מוגבה. החילוץ העוקב אחר הזרז מאפשר את היווצרות והשיבוש של זיווגים דינמיים בעלי ערך דינמי דוחף את ההרכבה של דופלקסים ספציפיים לרצף. זה ריפוי הדרגתי של קווצות oligomeric להקיף את ההשמנה הקינטית (אשר, עבור סולמות מולקולריים, יכול להניב החוצה של הרישום מינים או רצפי זוג שגוי) מנוסים על ידי שיטות אחרות.
כלורופורם הוא ממיס מעולה כמו הפרדת הפאזה במערכת הכלורופורם/מערכת המים המשמשים כאן מקדמת את החילוץ החלקי של חומצת לואיס ללא התוצאה משקעים של מבנים התאספו בעצמם37. בנוסף, כלורופורם הוא אחד ממיסים כמה שמקדם היווצרות אימין תוך שמירה על מסיסות הסולם המולקולרי. כמויות מעקב של מחוץ לרישום ודופלקסים שאינם משויכים באופן שגוי יכולים להיות בדרך כלל עקב האופי הדינאמי של המערכת. למרות שמערכת זו היא מושפעת ברובו על ידי וריאציה קטנה בריכוזים נדירים-earth מתכת triflate על החילוץ, לפעמים, החילוץ זרז מספיק מייצר חלק משמעותי של היברידיזציה שלם מצמדי אוליגומר לא ספציפי. במקרה זה, זה עדיף בדרך כלל הראשון מחדש לנתק עם 1.5 המקבילה נוספת של זרז ולאחר מכן לחלץ בפעם השנייה ולא כדי לחלץ מחדש מיד, כמו דיסוציאציה מלאה של קווצות יחיד הוא חיוני לתהליך. במקביל להרכיב מספר מדרגות ייחודי מקודד מידע מולקולרי, ייתכן שיהיה צורך להגדיל את הריכוז של הפתרון נדיר-earth מתכת triflate להשתמש כדי לשמור על מקבילות ונפח התגובה הכוללת.
בעוד שהרכבות העצמיות הללו מתאפיינות בעיקר בספקטרומטר מסה, טכניקות אחרות, כולל העברת אנרגיה בתהודה של קרינה פלואורסצנטית (סריג) אפשרית. המגבלות כוללות את כמות החומר הנדרש, העלות הנדרשת של המונמרים ויחס האות לרעש. טכניקות הדורשות ממיסים, כגון 1H nmr, יכול בנוסף לסבול מתוך מסיסות של מבנים המורכב עצמית. יתר על כן, נדיר-earth מתכת triflate ריכוזי שלאחר החילוץ ניתן לקבוע באמצעות שיטות כגון הקאמרי החיצוני-MS או 19F nmr עם תקן פנימי.
כהתקדמות לקראת שליטה משופרת על מאקרו-ו-והארץ מולקולרית-מבנים ננו וחומרים ההכנסות, האתגר של עיצוב ובדיית קבוע, אבל, הרכבות עולה. הפרוטוקול המתואר בדו ח זה מספק מסלול להשגת מבנים ננו כגון באמצעות הרכבות בררנית-רצף באמצעות אינטראקציות דינאמיות מסוג dynamic.

התקדמות הרכבה עצמית, התהליך שבו תת יחידות קטנות ליצור ארכיטקטורות גדולות יותר באמצעות מסלולים תרמודינמי מונחה, יש הציע שליטה משופרת על המאקרו-ו-הארץ מולקולרית-מבנים נאנו דרך כלל על ידי ניצול אינטראקציות מולקולריות כגון π-הערמה מימן מליטה1,2,3,4. במיוחד, חומצות גרעין (כלומר, polynucleotides) התפתחה כמו מדיה ננו-בנייה תכליתי להפליא כמו צפיפות המידע הגבוה המסופקים על ידי ווטסון-קריק שיוך בסיס היתרי הרכבה של מורכבים, רצף סלקטיבי מבנים4,5. בעוד החוזק הנמוך מטבעו של איגרות החוב הבינמולקולריות הללו מאפשר סידור מחדש של יחידת המשנה ותיקון שגיאות, המבנים העלולים לעיתים קרובות רגישים לירידה מכנית ומכאנית6. לעומת זאת, אינטראקציות דינאמיות בעלי קשר דינמי7,8,9, מחלקה של תגובות מסוג בונד-הקשנטי הפיך או הrearrangeable בתנאים מתונים ולאחרונה המועסקים להניב קרו מורכבות כגון סולמות10,11,12,13, כלובים14,15,16, ו ערימות17, להציע מגביר את החוזק והמבנים החזקים. למרבה הצער, היכולת של סידור מחדש ובדיקת שגיאות פוחתת על-ידי שיעורי הסידור הנמוך יחסית של המינים הללו, המקוטניים את יכולתם להרכבה עצמית לתוך המוצרים הרצויים18. לטיפול זה השמנה קינטית, הזרזים או תנאי תגובה קשה מנוצלים לעתים קרובות בשילוב עם אבני בניין פשוטים. כאן, אנו מדווחים על תהליך שחוסם את ההשמנה הקינטית כדי לאפשר הרכבה עצמית של סולמות מולקולריים ספציפיים לרצף, שבו הכלאה מכוונת על ידי המידע המקודד ברצפי השקעים של האוליעומר.
בהינתן הנגישות הסינתטית שלהם, מועסקים (כלומר, peptoids) s (לדוגמה, פטואידים), שממנו מורכבים הסולמות המולקולריים19. Peptoids הם איזופולימרים מבניים של פפטידים שבו קבוצות התליון מוצמדת החנקן הנישא השדרה במקום להיות ביחד עם α-פחמן20. באמצעות סינתזה בפאזה מוצקה, מיקום מדויק של קבוצות התליון הקוולנטי הדינמי לאורך שרשרת הפאיד מושגת בקלות, ומאפשר את העיצוב של oligomers מקודמי יכול להרכיב לתוך מבנים supraמולקולריים מורכבים21.
הסידור הדינאמי הדינמי של קישוריות אימין מועסק בהליך זה כמו תגובת העיבוי מייצר הגורם מספק אמצעים נוחים כדי לאפיין את ההרכבה העצמית על ידי ספקטרומטר מסה כמו כל קשר נוצר הפחתת המסה של 18 ג'/מול22. יתרה מזאת, האיזון בין מוצר המגיב והאלדהיד לבין המוצר של אימין יכול להיות מגוון על ידי שינוי ריכוז החומצה. באופן ספציפי, נדיר-earth מטאל triflates משמשים כדי להשפיע על שיווי משקל, ובנוסף להגן עלאתילן הגנהמפני החיים המוגנים,23,25. כדי לציין, סקנדיום triflate כבר בשימוש נפוץ בתחום של הרכבה עצמית בעלת הקשר הדינמי, כולל ההצלחה האחרונה שלה בסיוע סינתזה של מסגרות אורגניות קשר קוולנטי בטמפרטורת החדר26,27. בנוסף, מסיסות מנוגדים של רצפי oligo (פאיד) ואת triflate נדיר-earth המתכת מאפשר שליטה בשיווי משקל באמצעות נוזל נוזלי החילוץ. התהליך המדווח מנצל את השליטה הזאת כדי לעקוף את המחסומים הקינטית מניעת הרכבה עצמית מכוונת מידע.

<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

פרוטוקול זה מציג את השימוש של לואיס חומצי multi-תפקיד ריאגנטים לעקוף את ההשמנה הקינטית נצפתה במהלך הרכבה עצמית של גדילי מידע מקודד oligomeric מתווכת על ידי לזווג אינטראקציות קשר קוולנטי דינמי באופן מחקה את האופניים תרמית בדרך כלל מועסקים עבור הרכבה עצמית של רצפי חומצות גרעין משלימים. מונומרים ראשיים הנושאים את הmoieties בתליון אלדהיד והאמין הינם פונקציונליזציה עם קבוצות הגנה אורתוגונאליות לשימוש כזוגות דינאמיים בעלי השפעה דינמית. באמצעות סינתיסייזר פפטיד שונה אוטומטית, מונמרים אמין הראשי מקודד לתוך הגדילים (פאיד) דרך סינתזה בשלב מוצק submonomer. לאחר הטיהור באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (בדיקות מיוחדות) ואפיון של הספקטרומטר המסה ההמוני (ESI-MS), מערכות oligomers ספציפיות לגובה הטעינה של לואיס חומצי נדירים-earth מתכת triflate אשר שניהם deprotects moieties אלדהיד ומשפיע על שיווי משקל הזוג מגיב כגון לאחר מכן, חלק מהחומצה של לואיס מופק, ומאפשר ריפוי של קווצות משלימות לרצף משלים כדי ליצור מדרגות מולקולריות מסוג מידע המאופיין על ידי מטריקס בסיוע לייזר לספיחה/אינון המסה ספקטרומטריה (MALDI-MS). ההליך הפשוט המתואר בדו ח זה מורכב ממלכודות קינטי בדרך כלל מנוסים בתחום של הרכבה דינמית ובעלת המבנה הדינמי ומשמש פלטפורמה לתכנון עתידי של ארכיטקטורות חזקות ומורכבות.

כדי להדגים את היכולת של peptoids מקודד-מידע לעבור הרכבה עצמית בררנית בעלת הסדר העצמי הדינמי לתוך סולמות מולקולריים, שפוע מייצגים, H2N-[npam-נימי-Npam-ניטה]2-Npam-npam, היה מסונתז והוכלא עם הרצף המשלים שלה. ונומרים npam ו npam (מאופיין על ידי 1H npam (500 MHz), איור 1) המועסקים כזוגות דינמיים בעלי הקשר הדינמי באמצעות ניטה לסייע מסיסות של מוצרים בעלי הרכבה עצמית הסופי. בנוסף, השילוב של התאגיד הזמין באופן מסחרי, מאפשר בידול המוני בין שני הרצפים המשלימים. עם סיום הסינתזה של השלב המוצק, קבוצת Alloc הוסרה עם Pd (PPh3)4. לפני ואחרי deprotection, חלקים של שרף היו ביקצו תחת 405 ננומטר אור ומאופיין ESI-MS (איור 2). הרצף טוהר על-ידי הכנה לניתוח, והוא השיג אבקה מחוץ ללבן, וטוהר מאומת באמצעות הניתוח האנליטי (איור 3). האוליגו (פאיד) ההוכלא לאחר מכן עם הרצף המשלים שלה, H2N-[Npal-ניטה-נאם-ניטה]2-npal, כדי לממן סולם ברישום שאושר על ידי maldi-MS (איור 4).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig1a.jpg"> איור 1: מונמר מזימות סינטתיים ו- 1H-nmr ספקטרום. (א) מונמר מזימות סינתטי עם ריאגנטים ומצבים: (i) allyl כלורט, 10% חומצה אצטית ימית, 1, 4-dioxane, טמפרטורת החדר, לילה; (ii) אתילן גליקול, טולואן-פ-סולפיוני, טולואן, ריפלוקס, לילה; (3) lialh4, אנמים Et2O, 0 ° צ' עבור 4 h לאחר מכן טמפרטורת החדר עבור 12 h; (iv) טוסיל כלוריד, thf, 0 ° צ'; (v) נאן3, Dmf, 60 ° c, 36 h; . טריפנילפוספיין, תאפ, לילה (ב) מונומר 1H-nmr ספקטרום (500 מגה-הרץ, cdcl3): (i) 4-(2-עמינח)-N-(אללגלוקסיל) פניאמילין (nmr); (ii) 4-(1, 3-dioxacyclopent 2-yl) בנזילין (npal); (3) 2-(2-אתוקסטוקסיסי) אתילאמין (ניטה). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig1alarge.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig2.jpg"> איור 2: סינתזה והגנה של אוליגו ספציפי לרצף (פאיד). (א) מבנים של H2N-[נפאם-ניטה-npam-ניטה]2-npam-Npam לפני ואחרי alloc-הגנה על הסרת הקבוצה עם ליווי (ב) בספקטרום המוני. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig2alarge.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig3a.jpg"> איור 3: טיהור ואפיון של פאיד מקודד מידע. (א) כרומטוגרפיה של הטיהור הגדיל על ידי הטיפול הכולל באמצעות הדרגה הלינארית של מעבר (1) 30% mecn, 0.1-2.1 דקות; (2) 30-95% MeCN, 2.1-16.1 דקות; (3) 95% MeCN, 16.1-23.1 min; (4) 95% MeCN, 23.1-26.1 min. פיקס i ו- ii מתאימים תגובת משקל מולקולרית נמוך על ידי-מוצרים, בעיקר DIC-אוריאה, ו oligomeric מינים כולל את המוצר הרצוי, בהתאמה. (ב) הספקטרום ההמוני של H2N-[נפאם-ניטה-נפאל-ניטה]2-נפאם-נונה לאחר ליזוליזציה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig4.jpg"> איור 4: הרכבה עצמית של H2N-[נפאם-ניטה-Npam-ניטה]2-נפאם-npam והרצף המשלים שלה, H2n-[Npam-ניטה-נאם-ניטה]2-npam. (א) מבנים משני הרצפים וההרכבה המונעת ברצף. (ב) הספקטרום ההמוני של הסולם המולקולרי לאחר הריפוי בטמפרטורת החדר בלילה. ההמונים: צפוי [M + Na]+ = 3306.7, נמצאו 3306.0; צפוי [M-1 אימין+ Na]+ = 3324.7, נמצאו 3323.9; צפוי [M-2 אימין + Na]+ = 3342.7, נמצאו 3342.8; צפוי [M-2 אימין + CH3הו + H]+ = 3352.8, נמצאו 3352.0. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</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

פרוטוקול מוצג לסינתזה של תרופות מקודד מידע ועבור הרכבה עצמית מכוונת של הפטואידים האלה לתוך סולמות מולקולריים באמצעות אמינים ו-aldehydes כזוגות דינמיים בעלי הקשר הדינמי, לואיס חומצי נדיר-אדמה triflates מתכת כריאגנטים רב תפקידים.

סינתזה של מידע-מיסב פטואידים והרכבה עצמית בימוי דינמי

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

פרוטוקול זה מאפשר הרכבה מכוונת מידע של רצפים אוליגומריים על ידי אינטראקציות קוולנטיות דינמיות, מחקה באמת את ההכלאה הסלקטיבית-רצף של חומצות גרעין אך עם חוזק קשר בין-סטרנד מוגבר. הרכבות קוולנטיות דינמיות מוגבלות בדרך כלל לארכיטקטורות פשוטות בשל הקיבולת המוגבלת שלהן לסידור מחדש של קשרים ולתיקון שגיאות. לעומת זאת, על ידי גיוס לאורך הריכוז של חומצת לואיס כדי להשפיע על דיסוציאציה של הקשר ולאחר מכן לזירז את סידור מחדש של הקשר, טכניקה זו מפחיתה את מגבלות ההשמנה הקינטיות הנפוצות של מערכות ההרכבה העצמית.שיטה זו יכולה להיות מועסקת במגוון תחומים המשתמשים בתגובות לסידור מחדש של קשרים קוולנטיים, החל ממסגרות אורגניות קוולנטיות עם שיעורי פגמים נמוכים במיוחד וכלה בממשקי רקמה ביו-חומרית שמצליחים להסתגל ולהתאים את המשך שיפוץ המצע הרקמה. בעת ביצוע טכניקה זו בפעם הראשונה, אנשים עשויים למצוא מכלים לכודים קינטית גם לאחר זמני חישול ממושכים. אנו ממליצים למשתמשים בפעם הראשונה לנסות הכלאות בין אוליגומרים הנושאים אלדהיד בלבד ושאריות אמין בלעדיות, פישוט המידע המקודד ובכך הכלאה.כדי להתחיל בהליך זה, לשקול 0.125 גרם של FMOC photolabile מוצק תמיכה שף ולהוסיף אותו כלי תגובת סינתיסייזר אוטומטי fritted. הכנס את הכלי לחלק המיקרוגל של הסינתיסייזר. מלאו את בקבוק הממס העיקרי ב-DMF ובבקבוק ההפחתה בתמיסה של 20%4-מתיל-אפיפרידין ב-DMF ורוקנו את הפסולת.לאחר מכן, להכין פתרונות טוחנת אחת של חומצה ברומואצטית ו DIC ב DMF עם כמויות כוללות של 1.5 מיליליטר עבור כל שאריות ברצף ו 0.47 מיליליטר של אדמומיות אצטית ל 4.53 מיליליטר של DMF כדי להפוך פתרון כובע חמישה מיליליטר. הכן 0.5 פתרונות טוחנת של כל אמין ראשוני שישמש NMP. הנפח הכולל של כל פתרון צריך להיות 2.5 מיליליטר עבור כל שאריות של המין העיקרי המתאים בתוספת 2.5 מיליליטר נוספים.הוסף את כל הפתרונות לסעפת הסינתיסייזר האוטומטית. באמצעות סינתיסייזר פפטיד אוטומטי, לנפח את השרס, לחשוף את הקבוצה FMOC, ולבצע את תגובת התזוזה כמתואר בפרוטוקול הטקסט. לאחר מכן, מליחות את הקירות של כלי תגובה זכוכית fritted מצויד stopcock שלושה על ידי מילויו לפסגה עם פתרון של 5% dichlorodimethylsilane ב DCE.תן לו לשבת במשך 30 דקות ואז לנקז את הכלי ולשטוף אותו עם DCE ומתנול. לאחר שהחללית יבשה, מעבירים אליו את הספינה. לשטוף את שהף שלוש פעמים עם DCM באמצעות חמישה מיליליטר עבור כל לשטוף תוך מבעבע עם גז חנקן דרך זרוע אחת ומושך ואקום עם אחר.יבש ולאחסן את השף ואת oligopeptoid המצורפת עד deprotection ומחשוף. כאשר מוכן להמשיך, להתנפח מחדש את שדון אם הוא אוחסן במשך יותר מיום על ידי מבעבע אותו עם חמישה מיליליטר של DMF במשך 10 דקות. מסננים את הכלי ומוסיפים בר ערבוב מגנטי קטן ושלושה מיליליטר של DCM יבש לכלי פפטיד זכוכית.לשקול 0.1 שווה ערך של זרז פלדיום ו 25 שווה ערך של פנילסילן לכל קבוצת לחצן. השתמש מהדק כדי למקם את כלי התגובה בזווית מעל צלחת מערבבים כך שהרשף עובר תסיסה עדינה תוך שמירה על מושעה בממס ואת הכובע את הכלי כדי למנוע DCM להתאדות. לאחר שעה אחת, לסנן את הפתרון ולשטוף את הגוף שלוש פעמים עם DCM באמצעות חמישה מיליליטר לכל לשטוף.לאחר מכן, חזור על ביטול ההקצנה פעם נוספת. לאחר מכן, לשטוף את השדר ברצף עם מתנול ו DCM פעמיים ולהעביר את הרף ואת בר ערבוב מגנטי לבקבוקון 20 מיליליטר. טביעה את השף ב- DMF, מערבבים ומקללים כמפורט בפרוטוקול הטקסט.לאחר מכן, השתמש במסנן מזרק כדי להפריד oligopeptoid משוחרר מן השף ולהסיר את הממס תחת ואקום. יש להפוך מחדש את הפפטואידים בתערובת של 50-50 מים ואצטוניטריל ולטהר באמצעות HPLC מוכן בשלבים הפוכים. מערבבים את השברים המטוהרים, ואז להקפיא ולופיל אותם כדי להניב אבקה לא לבנה.לנתח את האבקה עם ספקטרומטריית מסה ESI ו- MALDI. כדי להעריך את הטוהר, בצע HPLC אנליטי של האוליגופטופטואידים המטוהרים. ראשית, להכין 10 פתרונות מלאי מילימולרית של כל רצף oligopeptoid המשמש להרכבה עצמית פתרון מלאי 10 מילימולר של סקנדיום טריפלאט באצטוניטריל נטול מים.הוסיפו 20 מיקרוליטרים של כל תווי פפטואיד לבקבוקון של שלושה מיליליטר המצויד בפס ערבוב מגנטי. הוסף 1.5 שווה ערך של פתרון טריפלאט scandium לכל קשר אמין פוטנציאלי מתסמת המניה ולהוסיף מספיק מים אצטוניטריל כדי ליצור 200 microliters של 2%מים ותוצר אצטוניטריל. מערבבים בעדינות ב 70 מעלות צלזיוס במשך שעתיים עבור deprotection אצטיל של אלדהיד דיסוציאציה של כל הגדילים.לאחר מכן, לטעון את הבקבוקון עם 200 microliters של כלורופורם ושני מיליליטר של מים. לנער את הבקבוקון בעדינות. אפשר לתערובת לעמוד לפחות 15 דקות.לאחר הפרדת פאזה מלאה, יש לחלץ את השכבה האורגנית בעזרת מזרק מיקרוליטר. מעבירים את השכבה האורגנית לבקבוקון חדש ומערבבים ב-70 מעלות צלזיוס עבור חישול אוליגומרי שלוקח בדרך כלל שש שעות. כדי להדגים את היכולת של פפטואידים מקודדים במידע לעבור הרכבה עצמית קווולנטית דינמית סלקטיבית רצף לסולמות מולקולריים, גדיל מייצג מסונתז ומוכלא עם רצף הפפטוד המשלים שלו.המונומרים NPAM ו- NPAL מועסקים כזוגות תגובתיים קוולנטיים דינמיים עם NEEE המסייעים במתבודדות של מוצרים עצמאיים סופיים. עם השלמת סינתזת תת-ההשלמה של השלב המוצק, קבוצת ה- ALLOC מוסרת. לפני ואחרי deprotection, חלקים של שרף היו מחשוף תחת 405 ננומטר אור מאופיין ספקטרומטריית מסה יינון electrospray.הרצף מטוהר על ידי HPLC prep, ולאחר מכן ליופיל כדי להשיג אבקה מחוץ ללבן ואת הטוהר הוא אישר עם HPLC אנליטי. האוליגופטואיד הוא הכלאה לאחר מכן עם הרצף המשלים שלה להרשות לעצמו סולם ברישום שאושר על ידי MALDI-MS. בעת ביצוע הליך זה, זכור לאפשר מספיק זמן עבור השכבות נפרד לחלוטין עד שבר מים הופך שקוף, לפחות 15 דקות כדי להבטיח מיצוי זרז מספיק.לאחר השלמת הליך הרכבה זה, ספקטרומטריית מסה צריכה להתבצע כדי לקבוע את היקף ההכלאה. בנוסף, ספקטרומטריית מסת פלזמה מווסתת או NMR פלואור יכול לשמש כדי להעריך את ריכוז סקנדיום לאחר החילוץ. בעוד טכניקה זו פותחה לאחרונה, אנו צופים כי הגישה הביומימטית המתוארת בעבודה שלנו יהיה אינסטרומנטלי בהכוונת העיצוב העתידי והרכבה מכוונת מידע של nanostructures מורכבים.כמה מהריג'ים המשמשים כאן מסוכנים. אנא נקוט זהירות בעת טיפול בכימיקלים אלה או בכל כימיקל אחר. ללבוש את כל ציוד מגן אישי ולבצע את כל הניסויים בתוך מכסה המנוע אדים.

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

אוריגמי השראה עצמית הרכבה של חלקיקים בדוגמת וReconfigurable

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

היווצרות של מבני Biomolecular הוזמנו על ידי ההרכבה העצמית של פפטידים קצרים

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

עצמי הרכבה של צורות דו-ממדיות מורכבות מחד-גדילי דנ&quot;א אריחים

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

סינתזה של SrTiO מסומם-PR ללא אחיד<sub&gt; 3</sub&gt; קרמיקה והנכסים תרמיות שלהם

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

Microfluidic מבוסס סינתזה של מסגרות אורגני קוולנטי (COF): כלי לייצור רציף של סיבים COF והדפסה ישירה על משטח

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

הרכבה Multiwalled פחמן עם פוליסטירן כדי לאפשר הרכבה עצמית, Patchiness אנאיזוטרופי

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

במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים נוזלי-תא לצורך מעקב הרכבה עצמית של חלקיקים

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

סינתזה וניתוח ספקטרומטר מסה של 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

ייצור של כדוריות, בצורת תולעת Nanocrystals Micellar על-ידי שילוב ספקטרומטריית Electrospray, הרכבה עצמית ובקרת מבנה ממס מבוסס

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

הכנת יציב Aziridinium Bicyclic יונים, פתיחת הטבעת שלהם לסינתזה של Azaheterocycles

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