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

Эта работа была поддержана Министерством энергетики США, Управлением по науке, фундаментальным энергетическим наукам, в соответствии с премией #DESC0012479. S.C.L. признает поддержку Программы стипендий Национального научного фонда для аспирантов, а A.F.A. – поддержку Национальной нефтяной компании Абу-Даби (ADNOC).

<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>

Авторам нечего раскрывать.

Техника здесь описывает динамическую ковалентную сборку информационно-несущих пептоидных олигомеров, где информация закодирована в последовательности их подсений групп. Использование Alloc-защищенных амина мономер в сочетании с этиленом ацетал-защищенных альдегида мономер позволяет ортогональное дезащита, что позволяет Alloc дезащиты на бисериной и ацетальной дезащиты на месте во время самосборки реакции, тем самым обеспечивая синтезированные последовательности преждевременно реагировать до олигомерной очистки и характеризации. Важно отметить, что синтез твердой фазы осуществляется с использованием фотолабильной сечения, чтобы олигомеррасщевание из бисера под УФ или фиолетовый облучение света, исключая преждевременное депротекции кислотно-лабилизованной, этилен ацетал основе защиты группы. Можно было бы рассмотреть несколько альтернативных схем дезащиты. Например, мы первоначально использовали группы защиты двойной кислоты-лабиля (Бок-амин и этилен ацеталь-альдегид) с намерением дезащиты на месте сильной кислотой, за которой следовала нейтрализация, чтобы позволить самосборке продолжить реакцию; однако этот подход привел к непосредственному порождению осадка после добавления базы. Кроме того, защита амина с фотолабильной защитной группой, 2-(2-нитрофенил)пропокскарбонил (NPPOC), была предусмотрена как альдегид может быть избирательно дезащищенных при лечении трифтороацетической кислоты (TFA) до очистки. К сожалению, на месте фотолиза группы защиты с ультрафиолетовым светом не позволяла количественной дезащиты, даже при наличии фотосенсибилизаторов и после длительных периодов облучения25. Trimethylsilylethoxycarbonyl (т.е. Теок) может быть использован в качестве группы защиты амина и подлежит расщеплению при лечении редкоземельными металлическими трифлятами; однако, количественная дезащита Теок требует гораздо более высоких редкоземельных металлических погрузок трифле, чем та, которая необходима для дезащиты этилена ацетала. Для этого протокола могут использоваться теок-амины, но концентрация кислоты Льюиса должна быть соответствующим образом скорректирована, поскольку субколичественная дезащита амина может оказаться проблематичной для более крупных самособранных структур. Алифатические функциональные группы были кратко рассмотрены, но дезащита алифатических альдегидов требует суровых условий, которые усечение пептоидных последовательностей32,33.
Включение Neee и Nma в качестве инертных остатков прокладки служить для улучшения олигомерной растворимости и позволяют легкой масс-пометки прекурсоров олигомеров, чтобы позволить себе готовые идентификации генерируемых видов масс-спектроскопии. Кроме того, с учетом "Книгэнд" конформации пептоидов, где соседние сегменты позвоночника принять противоположные вращательные состояния, чтобы сформировать линейный, твист-свободный олигомер34,35, последовательности, включающие чередующихся динамических ковалентных и инертных остатков пространства облегчает структуру, в которой реактивные группы подвески ориентированы в том же направлении. Учитывая универсальность метода субмономера, большая и разнообразная библиотека первичных аминов может быть использована для дальнейшего изменения пептоидных олигомеров, но может потребовать корректировки протокола для поддержания высокой эффективности соединения.
В то время как олиго (пептоиды) можно синтезировать вручную в стеклянном сосуде реакции19,автоматизация процесса уменьшает время для каждого добавления остатков от нескольких часов до получаса. Кроме того, автоматизация уменьшает количество отходов мономера и растворителя, особенно желательно при использовании первичных мономеров амина, которые не доступны на коммерческой уровне. Хотя расщепление Alloc от защищенных остатков амина является эффективной реакцией, окисление палладия может привести к неполной дезащите. Следовательно, предлагается проверить расщеплять часть смолы и охарактеризовать степень дезащиты с ESI-MS. Для испытательных расщеплений 30 мин под 405 нм облучения высвобождает достаточно пептоид для масс-спектрометрии. Частичная дезащита может быть ограничена с использованием анаэробных условий или повторением реакции дезащиты.
В то время как эта статья посвящена Sc(OTf)3 как многоцелевому реагенту, другие редкоземельные металлические трифляты, такие как трифляты ytterbium, были показаны для успешного посредничества в информационной сборке молекулярных лестниц. Примечательно, что Sc(OTf)3 является самым кислым Льюисом из редкоземельных металлических трифлятов; таким образом, из-за снижения каталитической способности, предоставляемой другими редкоземельными металлическими трифлятами24,36, большие эквиваленты могут потребоваться для осуществления полной этиленовой ацеталной дезащиты и диссоциации нитей. Требуемое количество эквивалентов можно определить с помощью масс-спектрометрии MALDI путем наблюдения точки, в которой нити полностью разъединяются. Диссоциация имеет решающее значение в процессе самосборки и аналогична таянию нитей нуклеиновой кислоты при поднятой температуре. Последующая извлечение катализатора позволяет формировать и срыва динамических ковалентных пар, стимулирующих сборку дуплексов, специфичных последовательности. Это постепенное аннулирование олигомерных нитей обходит кинетическое улавливание (которое, для молекулярных лестниц, может дать вне реестра видов или неправильно парных последовательностей) опытных другими методами.
Хлороформ является отличным растворителем, как фазовое разделение в хлороформ / ацетонитрил / вода тернари система, используемая здесь способствует частичной добычи Льюис кислоты, не приводя к осадкам самосборных структур37. Кроме того, хлороформ является одним из немногих растворителей, который способствует образованию имина при сохранении молекулярной растворимости лестницы. Из-за динамичного характера системы часто можно наблюдать следы вне реестра и неправильно парных дуплексов. Хотя эта система в значительной степени не зависит от небольших изменений в редкоземельных металлических концентрациях трифле при добыче, иногда недостаточная добыча катализаторов генерирует значительную часть неполной гибридизации и неспецифических олигомерных соединений. В этом случае, как правило, предпочтительнее сначала повторно разъединить с еще 1,5 эквивалентами катализатора, а затем извлечь второй раз, а не повторно извлечь немедленно, так как полная диссоциация отдельных нитей имеет жизненно важное значение для процесса. Для одновременной сборки нескольких уникальных закодированных информацией молекулярных лестниц может потребоваться увеличить концентрацию раствора редкоземельных металлических трифлопов, используемого для поддержания эквивалентов и общего объема реакции.
Хотя эти самосборки в первую очередь характеризуется масс-спектрометрии, другие методы, включая флуоресценцию резонансной передачи энергии (FRET) возможны. Ограничения включают в себя количество необходимых материалов, доступность мономеров и соотношение сигнала к шуму. Методы, требующие растворителей, таких как 1H NMR, могут дополнительно страдать от неразрешительности самособранных конструкций. Кроме того, редкоземельные концентрации металлоконструкций после экстракции могут определяться такими методами, как ICP-MS или 19F NMR с внутренним стандартом.
По мере продвижения к совершенствованию контроля над макро- и надмолекулярными наноструктурами и материалами возникает задача разработки и изготовления регулярных, но модифицируемых сборок. Протокол, описанный в настоящем докладе, обеспечивает путь к достижению таких наноструктур с помощью последовательно-селективных сборок с помощью динамических ковалентных взаимодействий.

Прогресс в самосборке, процесс, с помощью которого небольшие суб-единицы генерировать большие архитектуры через термодинамически управляемых путей, позволило улучшить контроль над макро- и надмолекулярных наноструктур, как правило, используя межмолекулярные взаимодействия, такие как укладка и водородных связей1,2,3,4. В частности, нуклеиновые кислоты (т.е. полинуклеотиды) стали удивительно универсальными наностроительными носителями, так как высокая плотность информации, обеспечиваемой спариванием базы Watson-Crick, позволяет сборку сложных, последовательно-селективных структур4,5. В то время как по своей сути низкая прочность этих переходных межмолекулярных связей позволяет переформатировать суб-единицу и коррекцию ошибок, резучивые структуры часто подвержены тепловой и механической деградации6. В отличие от динамических ковалентных взаимодействий7,8,9, класс ковалентных связей формирования реакций, которые являются обратимыми или перестроены в мягких условиях и недавно были использованы для выхода сложных макромолекулы, такие как лестницы10,11,12,13, клетки14,15,16, и стеки17, предложение сильные связи и надежные структуры. К сожалению, возможности для реорганизации и проверки ошибок уменьшается из-за относительно низких темпов перестановки этих ковалентных видов, сокращая их возможности для самостоятельной сборки в желаемые продукты18. Для решения этой кинетической захвата, катализаторы или суровые условия реакции часто используются в сочетании с простыми строительными блоками. Здесь мы сообщаем о процессе, который обходит кинетическое захват, чтобы позволить самосборке молекулярных лестниц из олигомеров, специфичных последовательности, где гибридизация направлена на информацию, закодированную в последовательности остатков олигомера.
Учитывая их синтетическую доступность, поли (N-заменители глицина) s (т.е. пептоиды) используются в качестве олигомерных прекурсоров, из которых молекулярные лестницы собраны19. Пептоиды являются структурными изомерами пептидов, в которых подчелюстные группы прикреплены к позвоночнику азота вместо того, чтобы в сочетании с углеродом20. Использование твердой фазы синтеза, точное размещение динамических ковалентных групп кулонов вдоль пептоидной цепи легко достигается, что позволяет для разработки прекурсоров олигомеров, которые могут собраться в сложные надмолекулярные структуры21.
Динамическая ковалентная перестановка иминовой связи используется в этой процедуре, так как реакция генерации имина обеспечивает удобное средство для характеристики самосборки масс-спектрометрией, поскольку каждая формируемая связь приводит к массовому сокращению на 18 г/моль22. Кроме того, равновесие между амин и альдегид реагенты и имин продукт может быть изменен путем изменения концентрации кислоты. В частности, редкоземельные металлические трифлы используются для воздействия на равновесие, и дополнительно дезащиты этилен ацетал-защищенных альдегидов23,24,25. Отметим, что скандий-трифлету уже широко используется в области динамической ковалентной самосборки, в том числе его недавний успех в содействии синтезу ковалентных органических рамок (COFs) при комнатной температуре26,27. Кроме того, контрастная растворимость последовательностей олиго (пептоид) и редкоземельный металлический трифлат обеспечивает равновесное управление посредством экстракции жидкостной жидкости. Этот процесс, о который сообщалось, использует этот контроль для обхода кинетических барьеров, препятствующих самосборке, направленной на информационную.

<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

Этот протокол представляет собой использование Льюис акисливых многоцелевых реагентов, чтобы обойти кинетическое поглощение наблюдается во время самосборки информационно-кодированных олигомерных нитей опосредовано парных динамических ковалентных взаимодействий таким образом, имитируя тепловой езды на велосипеде обычно используется для самосборки дополнительных нуклеиновой кислоты последовательностей. Первичные амин мономеры, несущие альдегид и амин кулон moieties функционируют с ортогонализации групп для использования в качестве динамических ковалентных пар реактивантных. Используя модифицированный автоматизированный синтезатор пептида, первичные мономеры амин кодируются в олиго (пептоидные) нити через синтез субмономера твердой фазы. После очистки высокопроизводительной жидкой хроматографией (HPLC) и характеристики электроспрейи ионизации масс-спектрометрии (ESI-MS), последовательность конкретных олигомеров подвергаются высокой загрузке Льюис кислой редкоземельных металлических трифле, который как депрепрегирует альдегидные moieties и влияет на реакционную пару эквилибрия, так что нити полностью dissociate. Впоследствии, часть кислоты Льюиса извлекается, что позволяет аннулирования дополнительных последовательности конкретных нитей для формирования информационно-кодированных молекулярных лестниц характеризуется матрицы при содействии лазерной дезорпации / ионизации масс-спектрометрии (MALDI-MS). Простая процедура, изложенная в настоящем докладе, обходит кинетические ловушки, обычно встречающихся в области динамической ковалентной сборки, и служит платформой для будущего дизайна надежных, сложных архитектур.

Чтобы продемонстрировать способность закодированных информацией пептоидов проходить последовательно-селективную динамическую ковалентную самосборку в молекулярные лестницы, репрезентативная нить, H2N-Npam-Neee-Npal-Neee2-Npam-Nma, была синтезирована и гибридизирована с его дополнительной пептоидной последовательностью. Мономера Npam и Npal (характеризуется 1H NMR (500 МГц), Рисунок 1) были использованы в качестве динамических ковалентных рекатантных пар с Neee помощи растворимость окончательного самостоятельной сборки продуктов. Кроме того, включение коммерчески доступного мономера Nma позволяет продифференцирование между двумя дополнительными последовательностями. После завершения синтеза субмономера твердой фазы, Alloc-группа была удалена с Pd (PPh3)4. До и после дезащиты, части смолы были расщепляются под 405 нм света и характеризуется ESI-MS (Рисунок 2). Последовательность была очищена путем подготовки HPLC, лиофилизированы для достижения вне белого порошка, и чистота подтверждена с аналитической HPLC(Рисунок 3). Олиго (пептоид) был впоследствии гибридизирован с его дополнительной последовательности, H2N-N-Npal-Neee-Nam-Neee2-Npal, чтобы позволить себе в реестре лестница подтверждена MALDI-MS (Рисунок 4).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig1a.jpg"> Рисунок 1: Мономер синтетические схемы и 1H-NMR спектра. (A) Мономер синтетические схемы с реагентами и условия: i) аллил хлоротормат, 10% aqueous уксусной кислоты, 1,4-диоксан, комнатная температура, ночь; ii) этиленгликоль, толуол-р-сульфоническая кислота, толуол, рефлюкс, на ночь; iii) LiAlH4, anhydrous Et2O, 0 c для 4 ч, затем комнатная температура на 12 ч; (iv) тосилхлорид, THF, 0 КК; (v) NaN3, DMF, 60 кв.с. (vi) трифенилфосфин, THF, на ночь. (B) Мономер 1H-NMR спектра (500 МГц, CDCl3): (i) 4-(2-аминоэтил)-N-(алликарабилкси)фениламин (Npam); ii) 4-(1,3-диоксациклопент-2-ил)бензиламин (Npal); iii) 2-(2-этиксиэтокси)этиламин (Neee). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig1alarge.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig2.jpg"> Рисунок 2: Синтез и дезащита олиго-специфического последовательности (пептоид). (A) Структуры H2N-Npam-Neee-Npal-Neee2-Npam-Nma до и после удаления группы Alloc с сопровождающим (B) массовым спектром ESI. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig2alarge.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig3a.jpg"> Рисунок 3: Очищение и характеристика закодированного информации пептоида. (A) HPLC хроматограмма очистки нити с помощью препаративного HPLC с линейным градиентом ацетонитрила (MeCN) и воды: (1) 30% MeCN, 0.1-2.1 мин; (2) 30-95% MeCN, 2.1-16.1 мин; (3) 95% MeCN, 16.1-23.1 мин; (4) 95% MeCN, 23.1-26.1 мин. Пики i и ii соответствуют низкомолекулярным побочным продуктам реакции молекулярной массы, главным образом DIC-urea, и олигомерным видам, включая желаемый продукт, соответственно. (B) Аналитическая хроматограмма HPLC и (C) ESI массовый спектр H2N-N-Npam-Neee-Npal-Neee2-Npam-Nma после лиофилизации. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig4.jpg"> Рисунок 4: Самосборка H2N-N-Npam-Neee-Npal-Neee2-Npam-Nma и его дополняют последовательность, H2N-N-Npal-Neee-Nam-Neee2-Npal. (A) Структуры двух последовательностей и результирующая сборка, управляемая последовательностью. (B) MALDI массовый спектр молекулярной лестницы после аннулирования при комнатной температуре на ночь. Массы: ожидаемый «МЗНа» 3306,7, найдено 3306.0; ожидаемый «М-1 имин»Na» 3324.7, найденный 3323.9; ожидаемый «M-2 имин»Na » 3342.7, найденный 3342.8; ожидаемый «M-2 imine »CH3OH'H» 3352.8, найдено 3352.0. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</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

Представлен протокол для синтеза закодированных информацией пептоидных олигомеров и для последовательной самосборки этих пептоидов в молекулярные лестницы с использованием аминов и альдегидов в качестве динамических ковалентных реактивных пар и Кислой редкой земли Льюиса металлические трифлы в качестве многоцелевых реагентов.

Синтез информационных пептоидов и их последовательность-направленной динамической ковалентной самосборки

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

Этот протокол позволяет информационно-направленной сборки олигомерных последовательностей динамических ковалентных взаимодействий, действительно имитируя последовательности селективной гибридизации нуклеиновых кислот, но с увеличением прочности межстрановых связей. Динамические ковалентные сборки, как правило, ограничиваются простыми архитектурами из-за их ограниченной способности к перестановке облигаций и коррекции ошибок. В отличие от этого, поднимая вдоль концентрации кислоты Льюиса повлиять на диссоциацию облигаций, а затем катализировать перестановки облигаций, этот метод смягчает распространенные кинетические ограничения захвата самосборки систем.Этот метод может быть использован в различных областях, которые используют ковалентные реакции перестановки облигаций, от ковалентных органических рамок с исключительно низкими показателями дефектов до интерфейсов биоматериальных тканей, которые способны адаптировать и разместить продолжение реконструкции подстрата тканей. При выполнении этой техники в первый раз, люди могут найти кинетически захваченных сборок даже после длительного времени annealing. Мы советуем впервые пользователям попытаться гибридизации между олигомерами, несущими исключительно альдегид и исключительно остатки амина, упрощая закодированную информацию и, таким образом, гибридизацию.Чтобы начать эту процедуру, взвесить 0,125 грамма фотолабильной смолы FMOC твердой поддержки и добавить его в fritted автоматизированного сосуда реакции синтезатора. Вставьте сосуд в микроволновую часть синтезатора. Заполните основную бутылку растворителя DMF и бутылку депротектора раствором 20%4-метилпипридин в DMF и опорожните отходы.Далее, подготовить один молярных растворов бромоацетической кислоты и DIC в DMF с общим объемом 1,5 миллилитров для каждого остатка в последовательности и 0,47 миллилитров ацетического ангидрида до 4,53 миллилитров DMF, чтобы сделать пять миллилитров укупорки решения. Подготовка 0,5 молярных растворов каждого первичного амина, которые будут использоваться в NMP. Общий объем каждого раствора должен быть 2,5 миллилитров на каждый остаток соответствующего первичного амина плюс дополнительные 2,5 миллилитров.Добавьте все решения в многогранный автоматизированный синтезатор. Используя автоматизированный синтезатор пептида, набухают смолы, расщепляют группу FMOC, и выполнять реакцию перемещения, как указано в текстовом протоколе. После этого, засолизать стены fritted стеклянный сосуд реакции оснащены трех-путь стопкок, заполнив его на вершину с раствором 5%dichlorodimethylsilane в DCE.Пусть он сидит в течение 30 минут, а затем процедить сосуд и мыть его с DCE и метанол. После того, как сосуд высохнет, перенесите ему смолу. Вымойте смолу три раза с DCM с помощью пяти миллилитров для каждой стирки в то время как пузырьки с азотным газом через одну руку и потянув вакуум с другой.Высушите и храните смолу и прикрепленный олигопептоид до депротекторции и расщепления. Когда готовы продолжать, повторно набухают смолы, если он хранился в течение более одного дня, восходящей его с пятью миллилитров DMF в течение 10 минут. Слейте сосуд и добавьте небольшой магнитный батончик и три миллилитров сухого DCM в стеклянный пептидный сосуд.Взвесь 0,1 эквивалента катализатора палладия и 25 эквивалентов фенилсилана в группе alloc. Используйте зажим, чтобы располагать реакционный сосуд под углом над пластиной перемешивания таким образом, чтобы смола претерпевает нежное возбуждение, оставаясь подвешенной в растворители и крышке сосуда, чтобы предотвратить испарение DCM. После одного часа, отфильтровать раствор и мыть смолы три раза с DCM с помощью пяти миллилитров за стирку.Затем повторите депротекторную депротекторцию. Затем, промыть смолу последовательно с метанолом и DCM два раза и передачи смолы и магнитного перемешать бар на 20 миллилитров флакона. Погрузите смолу в DMF, перемешайте и расщепляйте, как указано в текстовом протоколе.Затем используйте шприц-фильтр, чтобы отделить освобожденный олигопептоид от смолы и удалить растворитель под вакуумом. Восстановить пептоиды в 50-50 смеси воды и ацетонитрила и очистить с обратной фазы препаративной HPLC. Смешайте очищенные фракции, затем заморозить и лиофилизируют их, чтобы дать небелый порошок.Проанализируйте порошок с помощью масс-спектрометрии ESI и MALDI. Для оценки чистоты выполните аналитический HPLC очищенных олигопептоидов. Во-первых, подготовить 10 миллимолярдных фондовых растворов каждой олигопептоидной последовательности, используемой для самосборки, и 10 миллимолярского стокового раствора трифата скандия в ацетонитриле ангидроуса.Добавьте 20 микролитров каждого раствора пептоидного бульона в трехми миллилитровый флакон, оснащенный магнитной полосой для перемешивания. Добавьте 1,5 эквивалента раствора трифлата с scandium на потенциальную связь с амином из раствора бульона и добавьте достаточно воды и ацетонитрила, чтобы сформировать 200 микролитров 2%-ного раствора воды и ацетонитрила. Осторожно перемешать при 70 градусах по Цельсию в течение двух часов для ацетилдеоцида альдегида и диссоциации всех нитей.После этого зарядить флакон 200 микролитров хлороформа и два миллилитров воды. Встряхните флакон осторожно. Дайте смеси постоять не менее 15 минут.После полного отделения фазы извлечения органического слоя с помощью микролитрового шприца. Передача органического слоя на новый флакон и перемешать при 70 градусах по Цельсию для олигомера аннеалирования, который обычно занимает шесть часов. Чтобы продемонстрировать способность закодированных в информации пептоидов проходить последовательно-селективную динамическую ковалентную самосвал в молекулярные лестницы, репрезентативная нить синтезируется и гибридизируется с ее дополнительной пептоидной последовательностью.Мономеры NPAM и NPAL используются в качестве динамических ковалентных реакциоющих пар с NEEE, помогая solubility конечной самостоятельной сборки продуктов. По завершении синтеза субмономера твердой фазы группа alloc удаляется. До и после депротекторной операции части смолы расщеплялись под 405 нанометровым светом и характеризовались масс-спектрометрией ионизации электроспрей.Последовательность очищается prep HPLC, затем лиофилизирована для достижения небелого порошка и чистота подтверждается аналитическим HPLC. Олигопептоид впоследствии гибридизируется с его дополнительной последовательностью, чтобы позволить себе лестницу в реестре, подтвержденную MALDI-MS. При выполнении этой процедуры, не забудьте дать достаточно времени для слоев полностью отдельно, пока aqueous фракция становится прозрачной, по крайней мере 15 минут, чтобы обеспечить достаточную добычу катализатора.После завершения этой процедуры сборки, масс-спектрометрия должна быть выполнена, чтобы определить степень гибридизации. Кроме того, для оценки концентрации скандия после экстракции можно использовать индуктивно соединенную плазменную масс-спектрометрию или фтор НМР. Хотя этот метод был недавно разработан, мы ожидаем, что биомиметический подход, описанный в нашей работе, будет играть важную роль в управлении будущим проектированием и информационно-направленной сборкой сложных наноструктур.Некоторые из используемых здесь реагентов опасны. Пожалуйста, используйте осторожность при обращении с этими или любыми другими химическими веществами. Носите все средства индивидуальной защиты и выполнять все эксперименты внутри дыма капот.

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

Вдохновленные оригами самосборки Узорчатое и Reconfigurable Частицы

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

Формирование упорядоченных биомолекулярных структур по самосборки коротких пептидов

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

Самоорганизация сложных двумерных фигур из одноцепочечной ДНК Плитка

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

Синтез неравномерно Пр-легированного SrTiO<sub&gt; 3</sub&gt; Керамика и их термоэлектрические свойства

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

Микрофлюидный синтез ковалентных органических структур (COFs): инструмент для непрерывного производства COF-волокон и прямая печать на поверхности

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

Прививка многостенными углеродными нанотрубками с полистирола для самостоятельной сборки и анизотропной пятнистость

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

Жидкости клеточной просвечивающей электронной микроскопии для отслеживания самостоятельной сборки наночастиц

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

Синтез и анализ масс-спектрометрии 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

Изготовление сферических и червь образный мицеллярный нанокристаллов путем объединения электроспрей, самостоятельной сборки и на основе растворителей структуры управления

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

Подготовка стабильной бициклических Aziridinium ионов и их кольцо открытие для синтеза Azaheterocycles

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