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

Мы благодарим Фила Гриффина и Теру Лавуа из Фонда характеристик мягкой материи и Продвинутого фонда электронной микроскопии, соответственно, в Чикагском университете. Мы также благодарим Сяобин Цзо и Соэнке Сейферт из Advanced Photon Source в Аргоннской национальной лаборатории и NIST Center for Hierarchical Materials Design (CHiMaD) за поддержку. Мы благодарим Джеффа Тинга и Майкла Луэкхайде за их вклад в эту работу.

1. Подготовка материалов
<ol><li>Взвесьте лиофилизированный диблок полимер и добавьте воду почти до объема, необходимого для окончательного раствора запаса 10 мг/мл. Вихрь на максимальной скорости 2 мин.</li>
	<li>Sonicate в течение 5 мин. Очень длинные диблоки могут потребовать дополнительного sonica...

Как уже упоминалось выше, протоколы, представленные здесь написаны с акцентом на олигонуклеотидоиды, как компонент полианиона и pLys-PEG как катионно-нейтральный блок кополимера, но мы протестировали их с различными полимерами, такими как полиэтилевые (акриловая кислота), полиглутамат, и P...

<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

Полиэлектролитные сложные мицеллы (ПХМ), наночастицы ядра, образованные самосборкой заряженных полимеров в водином растворе, обеспечивают мощную платформу для изучения физики полиэлектролитных взаимодействий, а также предлагают перспективное решение насущная проблема доставки терапевтических олигонуклеотидов in vivo. Развитие отношений между прогностическими структурами и имуществом для ПХМ оказалось трудным, отчасти из-за наличия сильных кинетических ловушек во время самосборки наночастиц. В этой статье рассматриваются критерии выбора полимеров для строительства PCM и предусмотрены протоколы, основанные на соляном аннулировании, которые позволяют сборку повторяющихся, низкополидисперсности наночастиц. Мы также обсуждаем характеристику PCM с помощью рассеяния света, мелкоугольного рассеяния рентгеновских лучей и электронной микроскопии.

Для того, чтобы проиллюстрировать методы характеристик, описанные выше, мы показываем типичные результаты для ПХМ, собранных из олигонуклеотидов и блок copolymers различной длины и химии (Рисунок 1). Рисунок 2 служит примером того, как размер ядра PCM (как опреде...

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

Assembly and Characterization of Polyelectrolyte Complex Micelles

Мы предоставляем протоколы и репрезентативные данные для проектирования, сборки и характеристики полиэлектролитных комплексных мицелл, наночастиц ядра, образованных полиэлектролитами и гидрофильных заряженными блоками copolymers.

Сборка и характеристика полиэлектролитного комплекса Мицеллес

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

Этот метод описывает полный путь проектирования, сборки и характеристики полиэлектролитических сложных мицелл, которые являются наночастицами, которые образуются из самосожверщения противоположно заряженных полимеров. Некоторые серьезные проблемы с полиэлектролитом самосвещения избегают кинетических ловушек и характеризуют наночастицы. Техникасолевой аннеализации, которую мы описываем, позволяет повторно сборки мичеллей с низкой дисперсией как по размеру, так и по форме, и мы описываем методы характеристики, включая рассеяние света, рассеяние малых углов и электронную микроскопию.Доставка терапевтических нуклеиновых кислот является давней проблемой для наномедицины. Эти полиэлектролитические комплексные мицеллы используют сильный отрицательный заряд нуклеиновой кислоты, чтобы секвестрировать их в ядре мицелла, где нейтральная полимерная корона защищает их от нуклеаз и иммунного ответа. Метод сборки должен применяться к любому типу заряженных полимеров.Мы протестировали их с несколькими полианиями и поликациями, и метод характеристики должен быть применим к любым самосборным наночастицам, включая наночастицы сурфактанта и другие гидрофобно-управляемые системы. Начните с инкубации раствора олигонуклеотида при 70 градусах Цельсия в течение пяти минут. После инкубации, охладить его в течение 15 минут при комнатной температуре, чтобы термически аннеальных нуклеиновых кислот, а затем добавить 40 микролитров 20 миллимолярной заряженной концентрации диблок кополитера.Vortex раствор немедленно и инкубировать его в течение пяти минут при комнатной температуре. Для выполнения соли аннеал, добавить раствор хлорида натрия в раствор олигонуклеотида для окончательной концентрации одного молара и вихрь его в течение 10 секунд на максимальной скорости. Инкубировать смесь в течение 10 минут при комнатной температуре, а затем приступить к загрузке его в картридж диализа.Перед загрузкой, этикетки картриджей с постоянным маркером и замочить их в буфере, по крайней мере две минуты, чтобы увлажнить мембраны. Снимите крышку, скручивая против часовой стрелки и загрузить образец с помощью гель загрузки пипетки отзыв. Аккуратно сожмите мембрану, чтобы удалить избыток воздуха и заменить крышку.Положите картриджи в 1X PBS 0.5 молярного хлорида хлорида диализа ванны убедившись, что они плавают с обеих мембран подвергаются воздействию ванны. Через 24 часа перенесите картриджи в 1X PBS и замочите его еще на 24 часа. После окончательного диализа, восстановить образец, удалив картриджи из ванны, удаление крышки и удаление образца с гель загрузки пипетки отзыв.Поместите образец в чистую микроцентрифугную трубку размером 1,5 миллилитра и охладите ее до готовности к использованию. Подготовь образец в инструменте DLS в соответствии с рукописными указаниями, а затем получить данные, по крайней мере одну минуту убедившись, что скорость подсчета является постоянной в течение всего времени приобретения. Изучите данные автокорреляции.Долгосрочный базовый уровень должен быть плоским, а кривая автокорреляции должна быть гладкой с минимальным рассеянием. Шум в данных может быть улучшен путем получения дополнительных данных. Для выполнения сокращения данных и анализа с помощью Irena начните с импорта micelle в фоновых наборах данных.Навейте образец и фон вместе по шкале журнала-журнала и вычислите выборку в фоновом соотношении и пройдите проверку высокого асимптота. Вычислил среднее соотношение по этому диапазону и использовал макрос манипуляции данными для масштабирования фона с расчетным соотношением. Затем вычтьте фоновый вычитаемый сигнал и сохраните данные с новым именем, убедившись, что они не переутомят исходные данные.Откройте макрос моделирования, затем загрузите и навесните фон вычитаемые данные. Чтобы найти примерную модель внешней поверхности полиэлектролитного комплекса micelle, или PCM, выберите поток для умеренного диапазона в управлении данными, убедившись, что включают колебания, если они присутствуют. В элементе управления моделью выберите первую популяцию рассеяния и убедитесь, что она является единственной в использовании.Выберите распределение размеров для модели, выберите нужный тип распределения и выберите форм-фактор. Этот пример для гибкого цилиндра, который должен быть добавлен вручную под форм-фактором пользователя. Скачать и добавить гибкий форм-фактор цилиндра, а затем ввести имена функций и начальные значения параметров один и два, которые соответствуют длине цилиндра и длины Кун соответственно.Эти цилиндры длиннее, чем может быть решена SAXS поэтому параметр длины цилиндра фиксируется на большое значение. Установите начальные параметры для поиска, введя значения в поле масштаба, среднего размера и ширины. Затем нажмите вычислить модель, чтобы нарисовать полученный форм-фактор.После того, как разумные параметры были найдены, нажмите подходят модели для выполнения нелинейных наименее квадратов, пригодных для данных. Далее моделируется рассеяние отдельных полимеров в ядре PCM. Отрегулируйте элементы управления данными, чтобы выбрать диапазон q, где происходит избыточное рассеяние, которое обычно находится в умеренном и высоком диапазоне.Добавьте вторую популяцию рассеяния и убедитесь, что она является единственной в использовании. Выберите единый уровень для модели, отрегулируйте факторы GDA G и RG, чтобы модель не предсказала чрезмерное рассеяние на низком уровне, и используйте подходящий ПБ между макросами курсоров для получения первоначального предположения для этих параметров. Что касается форм-фактора, выполните нелинейный, пригодный для модели единого уровня.Если пик дифракции присутствует, добавьте третью модель для пика дифракции в диапазоне интересов. После того, как приблизительные значения подходят получены для отдельных популяций рассеяния, включите все три вместе и оптимизировать комбинированный подходят. Наконец, убедитесь, что каждое значение остается физически разумным и сохранить припадок, выбрав магазин в папке.Результатом этой процедуры должна стать композитная модель, описывающая данные о рассеянии малых углов в широком диапазоне шкал размеров. Этот протокол был использован для проектирования, сборки и характеристики нуклеиновой кислоты полиэлектролита сложных micelles или PCMs. Micelle размер ядра в первую очередь определяется длиной заряженного блока блока copolymer и в значительной степени не зависит от длины гомополимера.Динамические данные рассеяния света были получены для сферических PCMs, образованных из относительно длинных блоков кополимеров в коротких одножилочных олигонуклеотидов. Функция автокорреляции распалась до плоского значения с одной шкалой времени, что привело к одному пику размера в распределении размера repIS. Сложные небольшие рентгеновские рассеяния ангела или спектры интенсивности SAXS могут быть точно подходят путем объединения моделей для нескольких пространственных корреляций, которые присутствуют и многогранного рассеяния света могут быть использованы для расширения рассеяния измерений в более длинных масштабах длины.ПХМ различной морфологии также могут быть изображены с помощью электронной микроскопии, чтобы убедиться, что радиусы ядра и форма соответствуют значениям, полученным в результате установки данных SAXS. При установке данных SAXS важно учитывать каждую функцию рассеяния и использовать бесплатные методы, такие как TEM, чтобы убедиться, что вы используете правильный форм-фактор.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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 ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Синтеза и характеристики функционализированным Металл-органические каркасы

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

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 ...

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

Подготовка и характеристика индивидуальных и множественной лекарственной Loaded Физически Захваченный Полимерные мицеллы

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

Синтез и характеристика супрамолекулярных коллоидов

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

Он-лайн Анализ азотсодержащих соединений в сложных углеводородных матрицах

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

Facile Синтез червеобразных мицелл с помощью видимого света опосредованного дисперсионной полимеризации с использованием Photoredox Catalyst

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

Анионной полимеризации амфифильного Сополимер по подготовке блоксополимера мицелл, стабилизированных π-л стэкинг-взаимодействий

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

Подготовка и характеристика C60/Graphene гибридные наноструктур

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