Name: assembly and characterization of polyelectrolyte complex micelles
Uploaded: 2020-03-02T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles at JoVE.com

نشكر غريفين وتيرا لافوا من مرفق توصيف المادة الناعمة ومرفق المجهر الإلكتروني المتقدم، على التوالي، في جامعة شيكاغو. كما نشكر شياو بينغ زو وسوينكي سيفيرت من مصدر الفوتون المتقدم في مختبر أرغون الوطني ومركز NIST لتصميم المواد الهرمية (CHiMaD) للدعم. ونشكر جيف تينغ ومايكل لويكهايد على إسهاماتهما في هذا العمل.

1. إعداد المواد
<ol><li>تزن بها بوليمرات diblock lyophilized وإضافة ما يصل الى الماء ما يقرب من حجم المطلوبة لمحلول الأسهم من التركيز النهائي 10 ملغ / مل. دوامة في السرعة القصوى لمدة 2 دقيقة.</li>
	<li>Sonicate لمدة 5 دقيقة. قد تتطلب diblocks طويلة جدا سونيكيشن إضافية. يجب أن يظهر حل المخزون شفافًا ومتجانسًا تمامًا.</li>
...

كما ذكر أعلاه، تتم كتابة البروتوكولات المعروضة هنا مع التركيز على oligonucleotides كعنصر البولياني وpLys-PEG كما copolymer كتلة محايدة الموجبة، ولكن لدينا اختبارلهم مع مجموعة متنوعة من البوليمرات، مثل بولي (حمض الاكريليك)، polyglutamate، وPEG-بولي (الفينيل بنزيل ثلاثي ميثيل اليوم)، ونعتقد أنها سوف تكون قابلة لل...

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>70 mm circle filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1001-070</td>
			<td>Filter paper for wicking during grid prep</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon Film TEM grid</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>CF200-Cu</td>
			<td>TEM grid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAWN</td>
			<td>Wyatt Technology</td>
			<td>DAWN</td>
			<td>MALS instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNA oligonucleotide</td>
			<td>Integrated DNA Nanotechnologies Inc</td>
			<td></td>
			<td>Custom oligonucleotide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lacey Carbon TEM grid</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>LC200-Cu</td>
			<td>TEM grid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methoxy-poly(ethylene glycol)-block-poly(l-lysine hydrochloride) PEG5k - PLKC50</td>
			<td>Alamanda Polymers Inc</td>
			<td>mPEG5K-b-PLKC50</td>
			<td>Example block copolymer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Milli-Q</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td></td>
			<td>Ultrapure water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td></td>
			<td>For measuring nucleic acid concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>negative-action tweezers</td>
			<td>Dumont</td>
			<td>N7</td>
			<td>Tweezers for grid preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm &#34;M&#34;</td>
			<td>Bemis Company Inc</td>
			<td>PM996</td>
			<td>Laboratory film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quantifoil Holey Carbon TEM grid</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>Q210CR1.3</td>
			<td>TEM grid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Research Goniometer and Laser Light Scattering System</td>
			<td>Brookhaven Instruments</td>
			<td>BI-200SM</td>
			<td>DLS/MALS instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slide-A-Lyzer G2 2K 0.5 mL</td>
			<td>Thermo Scientific Pierce Protein Biology</td>
			<td>87723</td>
			<td>Dialysis cartridge</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>small volume cuvette</td>
			<td>Brookhaven Instruments</td>
			<td>BI-SVC</td>
			<td>Cuvette for DLS/MALS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solarus 950 Advanced Plasma System</td>
			<td>Gatan</td>
			<td>Solarus 950</td>
			<td>Plasma system for TEM grids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Talos TEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Talos</td>
			<td>TEM used for cryo samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tecnai Spirit TEM</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Spirit</td>
			<td>TEM used for dry samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl Formate</td>
			<td>SPI-Chem</td>
			<td>16984-59-1</td>
			<td>For negative staining samples for TEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vitrobot</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Vitrobot</td>
			<td>Vitrification robot for cryo grid preparation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assembly and characterization of polyelectrolyte complex micelles

الخلايا المتعددة الكهربية المعقدة (PCMs) ، الجسيمات النانوية الأساسية shell التي شكلتها التجميع الذاتي للبوليمرات المشحونة في محلول مائي ، توفر منصة قوية لاستكشاف فيزياء التفاعلات البولي الكهرروليتية وتوفر أيضًا حلًا واعدًا لـ المشكلة الملحة لتقديم oligonucleotides العلاجية في الجسم الحي. وقد ثبت أن تطوير علاقات بنية تنبؤية وممتلكات لمركبات الـ PCMs أمر صعب، ويرجع ذلك جزئياً إلى وجود مصائد حركية قوية أثناء التجميع الذاتي للجسيمات النانوية. تناقش هذه المقالة معايير اختيار البوليمرات لبناء PCM وتوفر بروتوكولات تستند إلى طلاء الملح الذي يمكّن تجميع الجسيمات النانوية القابلة للتكرار والمنخفضة التشتت. كما نناقش توصيف PCM باستخدام تشتت الضوء، وتشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة، والمجهر الإلكتروني.

من أجل توضيح أساليب التوصيف المذكورة أعلاه ، نظهر نتائج نموذجية لـ PCMs تجميعها من oligonucleotides وكتلة copolymers من أطوال وكيمياء مختلفة(الشكل 1). يقدم الشكل 2 مثالاً على كيفية تنوع حجم PCM الأساسي (كما هو محدد من SAXS و TEM، الشكل 4 والشكل 5)مع...

Watch this Scientific Journal Video about Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles at JoVE.com

Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles

نحن نقدم بروتوكولات وبيانات تمثيلية لتصميم وتجميع وتوصيف micelles المعقدة polyelectrolyte ، والجسيمات النانوية الأساسية قذيفة التي شكلتها polyelectrolytes وهيدروفيلية مشحونة كتلة copolymers.

تجميع وتوصيف Micelles مجمع البولي كتروليت

Polyelectrolyte complex micelles (PCMs), core-shell nanoparticles formed by self-assembly of charged polymers in aqueous solution, provide a powerful ...

هذه الطريقة تصف المسار الكامل للتصميم، والتجمع، وتوصيف micelles المعقدة polyelectrolyte التي هي الجسيمات النانوية التي تتكون من التجميع الذاتي للبوليمرات المشحونة بالعكس. بعض التحديات الرئيسية مع polyelectrolyte التجميع الذاتي هي تجنب الفخاخ الحركية وتتميز الجسيمات النانوية. تقنية الملح الصلب التي نصفها تسمح للتجميع المتكرر من micelles مع انخفاض التشتت في كل من الحجم والشكل ونحن وصف أساليب توصيف بما في ذلك تشتت الضوء ، وزاوية صغيرة للأشعة السينية التشتت ، والمجهر الإلكتروني.إن تقديم الأحماض النووية العلاجية يمثل تحديًا طويلًا بالنسبة لـ nanomedicine. هذه micelles معقدة polyelectrolyte الاستفادة من شحنة سلبية قوية من الحمض النووي لعزل لهم في قلب micelle حيث المحايدة البوليمر كورونا يحميهم من النوى والاستجابة المناعية. وينبغي أن تكون طريقة التجميع قابلة للتطبيق على أي نوع من البوليمرات المشحونة.لقد اختبرناها مع العديد من البوليانيونس والبوليكاتيونات وينبغي أن تكون طريقة التوصيف قابلة للتطبيق على أي جسيمات نانوية مجمعة ذاتيًا بما في ذلك الجسيمات النانوية المائية وغيرها من الأنظمة المدفوعة مائيًا. تبدأ من خلال احتضان محلول oligonucleotide في 70 درجة مئوية لمدة خمس دقائق. بعد الحضانة، تبريده لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة إلى الأحماض النووية حرارية، ثم إضافة 40 ميكرولترات من 20 ملليمولار تركيز مشحونة ديبلوك copolymer.دوامة الحل فورا واحتضانه لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة. لتنفيذ الملح الملين، إضافة محلول كلوريد الصوديوم إلى حل oligonucleotide لتركيز نهائي من الضرس واحد ودوامة لمدة 10 ثوان في السرعة القصوى. احتضان الخليط لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة، ثم المضي قدما في تحميله في خرطوشة غسيل الكلى.قبل التحميل، خراطيش التسمية مع علامة دائمة ونقع لهم في المخزن المؤقت لمدة دقيقتين على الأقل لترطيب الأغشية. إزالة الغطاء عن طريق التواء عكس عقارب الساعة وتحميل العينة باستخدام هلام تحميل ماصة تلميح. ضغط بلطف الغشاء لإزالة الهواء الزائد واستبدال الغطاء.وضع الخراطيش في 1X PBS 0.5 مول كلوريد الصوديوم غسيل الكلى حمام التأكد من أنها تطفو مع كل من الأغشية المعرضة للحمام. بعد 24 ساعة، قم بنقل الخراطيش إلى 1X PBS ونقعها لمدة 24 ساعة إضافية. بعد غسيل الكلى النهائي، استرداد العينة عن طريق إزالة الخراطيش من الحمام، وإزالة الغطاء وإزالة العينة مع هلام تحميل ماصة تلميح.ضع العينة في أنبوب 1.5 ملليلتر صغير مجهري نظيف وابرده حتى يصبح جاهزًا للاستخدام. إعداد العينة في DLS الصك وفقا لتوجيهات المخطوطات، ثم الحصول على البيانات لمدة دقيقة واحدة على الأقل مع التأكد من أن معدل العد ثابت على مدى كامل الوقت اكتساب. فحص بيانات التوثيق التلقائي.يجب أن يكون خط الأساس لفترة طويلة مسطحًا ويجب أن يكون منحنى التوثيق التلقائي سلسًا مع الحد الأدنى من التشتت. يمكن تحسين الضوضاء في البيانات عن طريق الحصول على مزيد من البيانات. لإجراء تقليل البيانات وتحليلها باستخدام Irena، ابدأ باستيراد الميكروفون في مجموعات بيانات الخلفية.رسم العينة والخلفية معاً على مقياس سجل وحساب العينة إلى نسبة الخلفية والتحقق من ارتفاع Q asymptote. حساب متوسط نسبة عبر نطاق Q هذا واستخدام ماكرو معالجة البيانات إلى مقياس الخلفية مع النسبة المحسوبة. ثم رسم الخلفية طرح إشارة عبر س وحفظ البيانات مع اسم جديد مع التأكد من عدم الكتابة فوق البيانات الأصلية.افتح ماكرو النمذجة، ثم قم بتحميل البيانات التي تم طرحها في الخلفية وارسمها. للعثور على نموذج تقريبي للسطح الخارجي للميكروفيت المعقدة بوليكتروبليت، أو PCM، حدد التدفق إلى نطاق Q متوسط في عناصر تحكم البيانات مع التأكد من تضمين التذبذبات إذا كانت موجودة. في عناصر تحكم الطراز، حدد أول مجموعة مبعثرة وتأكد من أنها الوحيدة المستخدمة.حدد توزيع الحجم للنموذج، واختر نوع التوزيع المطلوب، وحدد عامل النموذج. هذا المثال هو لاسطوانة مرنة التي يجب أن تضاف يدوياً تحت عامل شكل المستخدم. قم بتنزيل عامل شكل الأسطوانة المرنة وإضافته، ثم أدخل أسماء الوظائف والقيم الأولية للمعلمات الأولى واثنين والتي تتوافق مع طول الأسطوانة وطول Kuhn على التوالي.هذه الاسطوانات أطول من يمكن حلها بواسطة SAXS بحيث يتم إصلاح المعلمة طول الاسطوانة بقيمة كبيرة. قم بتعيين المعلمات الأولية للبحث عن طريق إدخال قيم في حقول المقياس والحجم المتوسط والعرض. ثم انقر فوق حساب النموذج لرسم عامل النموذج الناتج.بمجرد العثور على معلمات معقولة، انقر فوق طراز احتواء لتنفيذ المربعات الأقل غير الخطية التي تناسب البيانات. المقبل ، نموذج تشتت البوليمرات الفردية داخل الأساسية PCM. ضبط عناصر تحكم البيانات لتحديد نطاق Q حيث يحدث التشتت الزائد الذي عادة ما يكون في نطاق متوسط إلى عال.إضافة عدد من السكان مبعثر الثاني وتأكد من أنها هي الوحيدة المستخدمة. حدد مستوى موحدة للنموذج، وضبط العوامل GDA G وRG للتأكد من أن النموذج لا يتوقع التشتت الزائد عند Q منخفضة واستخدام PB صالح بين المؤشرات الماكرو للحصول على تخمين أولي لهذه المعلمات. أما بالنسبة لمعامل الشكل، قم بتنفيذ ملائمة غير خطية لنموذج المستوى الموحد.إذا كانت ذروة الانعراج موجودة، أضف نموذج ثالث لذروة الانعراج في نطاق Q من الاهتمام. مرة واحدة يتم الحصول على القيم التقريبية تناسب للسكان متفرقة الفردية، بدوره على كل ثلاثة معا وتحسين تناسب مجتمعة. وأخيراً، تحقق من أن كل قيمة تبقى معقولة فعلياً وحفظ الملاءمة عن طريق تحديد مخزن في المجلد.يجب أن تكون نتيجة هذا الإجراء نموذج مركب يصف زاوية صغيرة الأشعة السينية تشتت البيانات جيدا على نطاق كبير من حجم المقاييس. وقد استخدم هذا البروتوكول لتصميم وتجميع وتوصيف الحمض النووي متعدد الدراجات المعقدة micelles أو PCMs. يحرك حجم القلب Micelle في المقام الأول من طول كتلة مشحونة من البلوكلير كتلة ومستقلة إلى حد كبير من طول homopolymer.تم الحصول على بيانات تشتت الضوء الديناميكية لPCMS كروية شكلت من copolymers كتلة طويلة نسبيا في oligonucleotides قصيرة واحدة تقطعت بهم السبل. تسوس دالة التصحيح التلقائي إلى قيمة مسطحة مع مقياس وقت واحد مما أدى إلى ذروة حجم واحد في توزيع حجم repIS. يمكن أن يكون تشتت أشعة X-ray صغير معقد أو أطياف كثافة SAXS مناسبًا بدقة من خلال الجمع بين نماذج الارتباطات المكانية المتعددة الموجودة وتشتت الضوء المتعدد الالقطاعات لتوسيع قياسات التشتت إلى موازين أطول طولًا.يمكن أيضا أن PCMs من مورفولوجيا مختلفة يمكن أن تكون صورة مع المجهر الإلكترون للتحقق من أن الأشعة الأساسية والشكل تتفق مع القيم التي تم الحصول عليها من تركيب بيانات SAXS. عند تركيب بيانات SAXS ، من المهم حساب كل ميزة مبعثر واستخدام طرق مجانية مثل TEM للتأكد من أنك تستخدم عامل الشكل الصحيح.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

اوريغامي الملهمة التجميع الذاتي للجزيئات منقوشة واعادة التشكيل

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

تشكيل الهياكل الجزيئية البيولوجية أمرت قبل التجميع الذاتي من الببتيدات قصير

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

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

أطر توليف وتوصيف بين functionalized المعدنية العضوية

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

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

التجميع الذاتي من الأشكال ثنائية الأبعاد المعقدة من البلاط DNA المفرد الذين تقطعت بهم السبل

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

Preparation and Characterization of Individual and Multi-drug Loaded Physically Entrapped Polymeric Micelles

إعداد وتوصيف الفردية والمتعددة المخدرات تحميل جسديا شرك البوليمرية المذيلات

Amphiphilic block copolymers like polyethyleneglycol-block-polylactic acid (PEG-b-PLA) can self-assemble into micelles above their critical micellar ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

توليف وتوصيف المواد الغروية Supramolecular

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes

على الخط تحليل النيتروجين التي تحتوي على مركبات في مصفوفة الهيدروكربونية مجمع

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

توليف سطحي من المذيلات تشبه دودة من الضوء المرئي وساطة التشتت البلمرة عن طريق Photoredox محفز

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

Anionic Polymerization of an Amphiphilic Copolymer for Preparation of Block Copolymer Micelles Stabilized by &#960;-&#960; Stacking Interactions

Anionic Polymerization of an Amphiphilic Copolymer for Preparation of Block Copolymer Micelles Stabilized by ÃƒÆ’Ã‚ÂÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬-ÃƒÆ’Ã‚ÂÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ Stacking Interactions

أنيونية البلمرة من كوبوليمر محبة للجهتين لإعداد كتلة كوبوليمر المذيلات استقرت بواسطة تفاعلات التراص π-π

In this study, an amphiphilic copolymer that includes a core-forming block with phenyl groups was synthesized by living anionic polymerization of phenyl ...

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

إعداد وتوصيف ج60/Graphene الهجين النانو

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...