Name: covalent attachment of single molecules for afm-based force spectroscopy
Uploaded: 2020-03-16T14:00:00
Duration: 10 min 37 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Covalent Attachment of Single Molecules for AFM-based Force Spectroscopy at JoVE.com

B.N.B. и T.H. признают финансирование Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд) в рамках Стратегии передового опыта Германии - EXC-2193/1 - 390951807, gef'rdert durch умереть Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) им Rahmen дер Exzellenzstrategie де Бундес и дер Ленд - EXC-2193/1 - 390951807, и грант HU 997/1-13 (проект No 420798410). М.Г. признает частичную поддержку в рамках проекта LOEWE iNAPO со стороны Министерства высшего образования, исследований и искусств Гессена. Мы благодарим доктора Вольфганга Броннера и доктора Агне Зукаускайте из Института прикладной физики твердого тела IAF за пожертвование высококачественных кремниевых пластин с золотым покрытием.

Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующих финансовых интересов.

AFM-основанная SMFS является одним из основных инструментов для исследования взаимодействия одной молекулы в физике полимеров. Для истинного эксперимента с одной молекулой, ковалентное вложение полимера зонда к наконечнику aFM cantilever имеет важное значение.
Многие предыдущие работы основаны на экспериментах нанолового лова, в частности для PNiPAM, где полимеры адсорбируются на поверхность, а затем растягиваются случайным образом выбирая их из субстрата с помощью наконечника aFM cantilever30,31. Это может изменить результаты и привести к неправильной интерпретации поведения одной молекулы. Там, кооперативные эффекты могут доминировать результаты, потому что взаимодействие с соседними полимерами не может быть исключено. Это имеет большое влияние на результаты, особенно для полимеров, которые показывают значительно различное поведение навалом по сравнению с отдельными изолированными молекулами57,58.
Представленный здесь протокол функционализации надежен и может быть легко применен к различным полимерам, независимо от их контурной длины, гидрофобности или стерильного помехи мономеров. Кроме того, пассивация предоставляется для предотвращения нежелательных взаимодействий между одним полимером зонда и наконечником aFM cantilever, а также между наконечником aFM cantilever и основной поверхностью. Кроме того, показана оценка кривых силового расширения, показывающих события растяжения. Там предлагается процедура определения главных кривых силового расширения. Это предлагает лучшее средство выявления, например, влияния, связанного с температурой, на поведение, связанное с расширением силы. Кроме того, проводится анализ событий десорпации одной молекулы с постоянными силовыми плато. Кроме того, дается простой способ коррекции синусоидальных артефактов сигнала силы в кривых форс-расширения, который в противном случае мог бы ухудшить результаты эксперимента.
По сравнению с Stetter et al.39,представленная здесь процедура функционализации сводится к трем шагам вместо четырех, а надежность процедуры повышается. Основным преимуществом проведения PEGylation и силанизации в один шаг является более контролируемая реакция и увеличение урожайности. Кроме того, необходимо подготовить меньше решений и принять меньше мер по обезврежению. Это сокращает усилия и время для подготовки и увеличивает воспроизводимость. Кроме того, перемещение aFM кантилеверов всегда является важной частью процесса функционализации. Переход от одного решения к другому всегда рискует сильно повлиять на качество функционализации из-за переноса через интерфейс воздушной воды или потери AFM кантилеверов из-за неправильного использования пинцета.
Для того, чтобы доказать правильное ковалентное присоединение одного полимера к aFM кантилевер наконечник различных условиях должны быть выполнены. Во-первых, контроль AFM кантилеверы имеют важное значение и должны быть готовы к каждой функционализации. Процесс функционализации и жидкая ячейка для проведения экспериментов считаются чистыми только в том случае, если небольшое количество кривых силового расширения показывает растяжки или плато в эксперименте по контролю (в представленных примерах менее 2%).
Четкая растяжка шаблон без каких-либо дальнейших капель или максима имеет важное значение для надлежащего одной молекулы растяжения событий. Кроме того, следует проанализировать зависимость силы разрыва от скорости силовой нагрузки при разрыве или полной эластичной реакции кривой растяжения, чтобы исключить одновременный десонирование нескольких полимеров59,60. Для PEG и PNiPAM 19% и 42% кривых силового расширения, сделанных в разных положениях поверхности, показали такую растяжку соответственно. Для того, чтобы получить растяжения событий, физиорбация полимера на соответствующую поверхность основной должны быть сильными. В противном случае наблюдается плато, как событие desorption. Это еще более важно для обнаружения растяжения событий на высоких силах (до 500 pN и более). Поскольку эта сильная физика не выполняется для каждой кривой форс-расширения, выход таких событий меньше, чем для чистого плато, как desorption событий. В качестве альтернативы можно использовать сильно придерживающиеся группы, такие как катехолы или химисорпирование между полимерной и основной поверхностью. Однако для этого необходимо внедрить дополнительные функциональные группы или места сцепления на полимере61,,62.
На самом деле масса (т.е. длина контура) полимера обеспечивает ценный отпечаток пальца. Хотя масса не может быть непосредственно переведена в измеренную длину контура по следующим причинам, распределение длины очень ценно для определения одномолекулярных событий. В случае полимера PNiPAM с низкой полидисперсностью(No 1,28), мы обнаружили значительные различия в значениях расширения для полученных событий растяжения (и, следовательно, в длине полимера) в экспериментах. Одной из причин этого может быть определение длины полимера и его распределение. В хроматографии для исключения размера (SEC) относительный вес целевого полимера определяется по сравнению со стандартами, такими как PS или poly (метил-метакрилат) (PMMA)63. Предполагаемый относительный вес, как ожидается, будет отклоняться от абсолютного молекулярного веса, поскольку гидродинамический радиус целевого полимера и стандарт аможет существенно отличаться. Кроме того, слой силана может быть олигомеризирован ложной водой в толуоле во время процесса функционализации. Прикрепление таких олигомеров к наконечнику aFM cantilever приводит к более гибкому слою с меньшим количеством якорных точек64. Кроме того, точка крепления полимера к кремниевому слою не обязательно может быть на вершине, что приводит к смещению обнаруженных значений длины29. В то время как полимерная модель, такая как червь цепи (WLC) или свободно совместной цепи (FJC) модель не может воспроизвести соответствующие силы расширения поведения для PEG или PNiPAM должным образом на протяжении всего диапазона расширения18,29,41,65,66, такая модель полимера может быть ценным для других полимерных и белковых систем10,15,67,68.
Ковалентное крепление одного полимера PS (с длиной контура более 1 мкм) считается успешным только тогда, когда значительное количество кривых силового расширения показывает достаточно длинное плато постоянной силы(рисунок 5). Плато в результате desorbing одного полимера определяется одним резким падением постоянной силы к исходной линии при определенном расширении, как указано на рисунке 5A. Если больше полимеров крепятся к наконечнику aFM cantilever, каскад плато наблюдается56 (рисунок 5C). Длина плато (длина десурбации), коррелирует с длиной контура полимера51, должна быть значительно длиннее, чем любой пик сцепения из-за неспецифического прижаться к наклона AFM к основной поверхности (здесь около 200 нм). Функции, появляющиеся исключительно в одной кривой расширения силы, не должны интерпретироваться. В представленных экспериментах, по крайней мере 80 из 100 кривых показали плато длиннее 200 нм в по крайней мере две карты силы в двух различных точках на поверхности. Кроме того, распределение длины desorption, используя рассеяния участков, таких, как удается на рисунке 5B и 5D, выявить, если и сколько полимеров связаны с AFM кантилевер отзыв. В случае PS, узкое распределение силы desorption и длины, взятой из плато кривых форс-расширения, служило свидетельством успешного ковалентного присоединения. Это, наконец, доказало успех протокола функционализации. Поэтому мы настоятельно рекомендуем представить такие силы и длины распределения в публикациях.
Оценка кривых силовых выдвижения с использованием встроенных алгоритмов, которые составляют много заранее установленных параметров, должна быть выполнена с осторожностью. Причинами являются, например, то, что фиксированная частота выборки не подходит для каждой приложенной скорости вытягивания или что автоматическое сглаживание кривых форс-расширения может усреднеть важные детали. Обычно правильное понимание соответствующей процедуры оценки может предотвратить ошибки в процедуре оценки, которые, в свою очередь, могут сильно повлиять на окончательные выводы эксперимента SMFS на основе AFM.
Таким образом, мы представляем протокол функционализации, который является надежным и может быть легко применен к различным полимерам. Кроме того, представлена надлежащая оценка одной молекулы кривых силового расширения, что позволяет определить физические параметры, такие как растяжение силы, силы десорбции и длины десорбции. Представленные протоколы и процедуры являются ценными для исследования стимулов-ответных систем на уровне одной молекулы.

С момента своего изобретения в 1980-хгодах 1, атомной силы микроскопа (AFM) стал одним из наиболее важных методов визуализации в естественных науках с участием суб-нанометров пространственного разрешения, под-piconewton силовое разрешение и возможность измерения в различных условиях растворителя и температуры2,3,4,5,6,7.
Помимо изображения8,,9, AFM используется для выполнения одноймолекулярнойсиловой спектроскопии (SMFS), дающей представление о клеевом взаимодействии между одним полимером и поверхностями, физических свойствах одного полимера и разворачивающихся механизмов белков7,,10,,11,12,13,,14,,15,16. В регулярном эксперименте SMFS, функционализированный кончик кантилевера вводятся в контакт с поверхностью так, что полимер на AFM cantilever наконечник физиорбирует на этой поверхности. Путем втягивать кончик cantilever AFM от поверхности, изменение в отклонении cantilever AFM преобразовано в усилие водя к кривой усилия-расширения4. Физические параметры, такие как растяжения силы, силы desorption и длина desorption может быть определена как зависит от различных параметров, таких как скорость вытягивания, время пребывания на поверхности, глубина отступа в поверхность, температура, растворитель17,18 и различные поверхности, как твердые субстраты, полимерные пленки или поддерживается липидных двухслойных19,20,21,22. Кроме того, полимер может быть исследован в различных пространственных направлениях, таким образом, исследуя фрикционные свойства полимера23,,24,,25,26.
Ковалентное крепление исследуемого полимера к наконечнику кантилевера AFM имеет важное значение для таких исследований. Таким образом, высокая доходность событий одной молекулы с одним и тем же полимером, привязанным к наконечнику AFM cantilever, предотвращает любые предубеждения результатов из-за калибровки весенней константы AFM cantilever27,28, различных точек крепления29 или различных полимеров (с различной длиной контура), таких как в случае экспериментов по наноловищему30,31,32. Кроме того, взаимодействие с другими полимерами, а также усреднения эффекты могут быть широко предотвращены18,28. Для ковалентного крепления полимера к наконечнику aFM cantilever могут быть применены различные типы химических модификаций, многие из которых обобщены в книге Хермансона33. Амин и тиол основе ссылок реакций, а также нажмите химии представляют собой наиболее часто используемые методы в AFM cantilever отзыв функционализации34,35,36,37,38,39,40,41,42. Becke et al.40 показывают, как использовать 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимид (EDC)/NHS химии прикрепить белок к aFM кантилевер наконечник. Тем не менее, указанные функциональные группы, как правило, перекрестные ссылки, что приводит к потере функциональности43,44. Также карбодиимиды демонстрируют склонность к быстрому гидролизу в растворе43. Группы малимид и тиол, как правило, более стабильны и не проявляют перекрестных реакций. Представленный протокол представляет собой оптимизацию ранее опубликованных протоколов, приведенных в ссылках35,,39.
Здесь представлен надежный протокол функционализации, который может быть легко приспособлен к большому количеству различных полимеров, независимо от таких свойств, как длина контура или гидрофобность. На примере были выбраны три различных полимера: гидрофильный полиэтиленгликоль (PEG) и поли(N-изопропилакриламид) (PNiPAM), а также высокой молярной массы гидрофобного полистирола (ПС). Для того, чтобы обеспечить ковалентную связывающую способность с соответствующей молекулой связующего, три полимера были выбраны для показа телехелика тиол муати в качестве функциональной конечной группы. Сама молекула связующим звеном, как правило, является коротким полимером ПЭГ с двумя активными участками, группой силана на одном конце и группой маеймида на другом конце. Первый позволяет ковалентное вложение к наконечнику кантилевера AFM, а второе является связывающей реакцией с группой тиола функционализированного полимера высокой молярной массы. Кроме того, неактивные молекулы связующих PEG служат в качестве пассивации слоя для предотвращения нежелательных взаимодействий между зондом полимера и AFM кантилевер отзыв, а также между AFM кантилевер отзыв и основной поверхности.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-Dodecanethiol (&#8805;98%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, USA</td>
			<td>417364-500ML</td>
			<td>Used for SAM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonia solution (30%)</td>
			<td>Roth, Germany</td>
			<td>CP17.2</td>
			<td>Used for cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cypher ES</td>
			<td>Asylum Research, an Oxford Instruments company, USA</td>
			<td>-</td>
			<td>AFM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol (&#8805;99.9%)</td>
			<td>Roth, Germany</td>
			<td>PO76.1</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold coated silicon wafer</td>
			<td>Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF, Germany</td>
			<td>-</td>
			<td>Used for SAM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Resolution Replicating Compound</td>
			<td>Microset Products Ltd, UK</td>
			<td>101RF</td>
			<td>Bonding agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich, USA</td>
			<td>H1009</td>
			<td>Used for cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Igor Pro</td>
			<td>Wavemetrics, USA</td>
			<td>-</td>
			<td>Software environment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetra-30-LF-PC</td>
			<td>Diener Electronic, Germany</td>
			<td>-</td>
			<td>Plasma chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Maleimide-polyethylene glycol-triethoxysilane</td>
			<td>Creative PEG works, USA</td>
			<td>PHB-1923</td>
			<td>Linker polymer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MLCT-Bio-DC</td>
			<td>Bruker, USA</td>
			<td>MLCT-Bio-DC</td>
			<td>AFM cantilever</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prime CZ-Si wafer, n-type (Phosphor) TTV &#60; 10 &#181;m</td>
			<td>MicroChemicals, Germany</td>
			<td>WSA40600250 P1314SNN1</td>
			<td>Silicon wafer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Purelab Chorus 1, 18.2 M&#937; cm</td>
			<td>Elga LabWater, Germany</td>
			<td>10034-540</td>
			<td>Ultrapure water source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R3 SA</td>
			<td>Vomm GmbH, Germany</td>
			<td>5803 Blank</td>
			<td>Tweezers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiol terminated poly(N-isopropylacrylamide)</td>
			<td>Gallei Group, Saarland University, Germany</td>
			<td>-</td>
			<td>PNiPAM probe polymer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiol terminated polystyrene</td>
			<td>Polymer Source, Canada</td>
			<td>P40722-SSH</td>
			<td>PS probe polymer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thiol-polyethylene glycol-thiol</td>
			<td>Creative PEGWorks, USA</td>
			<td>PSB-615</td>
			<td>PEG probe polymer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene (99.99%)</td>
			<td>Fisher Chemicals</td>
			<td>T324-500</td>
			<td>Solvent</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

covalent attachment of single molecules for afm-based force spectroscopy

Атомная силовая микроскопия (AFM) на основе одномолекулярной силовой спектроскопии является идеальным инструментом для исследования взаимодействия между одним полимером и поверхностями. Для истинного эксперимента с одной молекулой, ковалентное вложение молекулы зонда имеет важное значение, потому что только тогда могут быть получены сотни следов силового расширения с одной и той же одной молекулой. Многие следы, в свою очередь, необходимо доказать, что одна молекула только зондируется. Кроме того, passivation имеет решающее значение для предотвращения нежелательных взаимодействий между одной молекулы зонда и AFM cantilever отзыв, а также между AFM кантилевер наконечник и основной поверхности. Представленный здесь протокол функционализации надежен и может быть легко применен к различным полимерам. Характерные события одной молекулы (т.е. растяжки и плато) обнаруживаются в следах форс-расширения. Из этих событий могут быть получены физические параметры, такие как сила растяжения, сила desorption и длина desorption. Это особенно важно для точного исследования стимулов-ответных систем на уровне одной молекулы. В качестве образцовых систем поли (этиленгликоль) (PEG), поли (N -изопропилокриламимид) (PNiPAM) и полистирола (PS) растягиваются и desorbed от SiOx (для PEG и PNiPAM) и из гидрофобных самособранных монослойных поверхностей (для PS) в адгектной среде.N

Watch this Scientific Journal Video about Covalent Attachment of Single Molecules for AFM-based Force Spectroscopy at JoVE.com

Covalent Attachment of Single Molecules for AFM-based Force Spectroscopy

Ковалентное присоединение молекул зонда к атомной силовой микроскопии (AFM) наконечники кантилевера является важным методом для исследования их физических свойств. Это позволяет нам определить силу растяжения, силу опреснения и длину полимеров с помощью спектроскопии одной молекулы на основе AFM с высокой воспроизводимостью.

Ковалентное присоединение одиночных молекул для спектроскопии силы на основе AFM

Atomic force microscopy (AFM)-based single molecule force spectroscopy is an ideal tool for investigating the interactions between a single polymer and ...

Одноя молекула силы спектроскопии позволяет измерить физические параметры, которые описывают механические и клеевые свойства полимеров. При использовании силовой спектроскопии на основе AFM для изучения отдельных молекул необходимо иметь надежный и эффективный протокол для ковалентной привязки этих молекул к наконечнику кантилевера AFM. Этот протокол может быть принят для многих различных полимеров, независимо от длины контура или гидрофобности.Все шаги должны быть выполнены в дымовой капот, чтобы избежать вдыхания органических паров. Кроме того, требуется стекло, устойчивое к растворителям, лабораторное покрытие и защита глаз. Сначала используйте свежеочищенные пинцеты, чтобы поместить чипы AFM cantilever в плазменную камеру.Запустите программу активации поверхности плазменной камеры, выбрав старт, а затем да. Убедитесь, что плазменный процесс работает должным образом. Плазменный процесс с высоким содержанием кислорода показывает светло-голубой цвет.В то время как программа активации поверхности выполняется, растворите силан-PEG-mal в толуоле, чтобы получить концентрацию 1,25 миллиграмма на миллилитр. Поместите три миллилитров раствора в плоскую чашку Петри. После завершения плазменного процесса проветрить плазменную камеру, выбрав подтверждение, а затем вентиляционные отверстия.Немедленно перейти к следующему шагу, с тем чтобы предотвратить поглощение загрязняющих веществ. Поместите чипсы в чашку Петри и инкубировать чипсы в течение трех часов при 60 градусах по Цельсию. Вынюйте чашку Петри из духовки и дайте ей остыть, по крайней мере 10 минут.Затем промойте чипсы. Для СВЯЗЫВАНИя или полистирола трижды промойте чипсы толуолом. Для связывания полинипама чипсы следует промыть один раз толуолом и дважды этанолом.Чтобы уменьшить воздействие капиллярных сил на кантилевер AFM, слегка наклоните чипы при полоскания. Чипы AFM cantilever необходимо промыть должным образом, чтобы удалить избыток физических полимеров, которые могут повлиять на эксперимент. Полоскания должны быть выполнены тщательно, чтобы предотвратить любые повреждения кантилеверов AFM.Наконец, подготовьте по крайней мере две микросхемы в качестве элементов управления, которые не будут подвергаться ковалентной полимерной крепления. Для контроля против PEG и полистирола чипы, промыть дважды этанолом и один раз с водой. Для контроля по сравнению с полинипам чипсы, промыть дважды с водой.Для выполнения ковалентного крепления ПЕГ или полистирола приготовьте три миллилитров полимерного раствора в толуоле при концентрации 1,25 миллиграмма на миллилитр. Добавьте раствор и чипсы в чашку Петри и инкубировать чипсы при 60 градусах по Цельсию в течение одного часа. После инкубации с PEG или полистирола, дайте чипсы остыть в течение 10 минут.Промыть чипсы дважды толуолом, дважды этанолом и один раз водой. Для выполнения ковалентного крепления полинипама приготовьте три миллилитров полимерного раствора в этаноле при концентрации 1,25 миллиграмма на миллилитр. Добавьте раствор и чипсы в чашку Петри и инкубировать чипсы при комнатной температуре в течение трех часов.После инкубации полинипамом, промыть чипсы дважды этанолом и дважды водой. Чтобы хранить чипсы до использования в эксперименте, поместите каждый чип отдельно в одну миллилитровую чашку Петри, наполненную водой. Держите чашки Петри на уровне четырех градусов по Цельсию.Во-первых, вставьте функционализированный чип AFM cantilever в держатель чипа. Клей подготовленную поверхность в держатель образца, который подходит для измерений в жидкости. Используйте пипетки, чтобы погрузить чип в воду.Намонтировать поверхность образца в AFM. Погрузите поверхность образца в воду. Подключите держатель чипа к AFM.Затем подойди к чипу к поверхности образца. Используйте экологическую панель, чтобы установить целевую температуру и переключить режим и кнопки обратной связи радио на. Затем дайте системе уравностороться в течение примерно 15 минут.Чтобы принять кривую расширения силы, подойди к наконечнику кантилевера AFM к поверхности и выберите одну силу. Полученная кривая отображает отклонение от расстояния пьезо с приближением к поверхности, показанной красным цветом, и опровержение, показанное синим цветом. Расширьте часть кривой, которая представляет собой отступ кончика кантилевера AFM, на основную поверхность.Для выполнения линейной подгонки установите курсоры на подходе или кривой втягиваемого и выберите обновление INVOLS из контекстного меню. Полученное значение обратного значения чувствительности оптического рычага отображается в панели в левом верхнем. После повторения этой процедуры по крайней мере пять раз, рассчитать среднее значение обратной чувствительности оптического рычага и ввести среднее значение в панели.Распоитите кантилевер AFM на высоте около 100 микрометров над поверхностью, выбрав переход к предварительному взаимодействию. Чтобы получить удовлетворительное соотношение сигнала к шуму для спектра теплового шума, установите усреднение, по крайней мере, до 10 и выберите максимально возможное разрешение частоты. Затем заместить спектр теплового шума, выбрав данные захвата тепловых.Чтобы соответствовать спектру теплового шума с простой гармонической функцией осциллятора, расширьте часть кривой, представляющую первый резонансный пик. Затем выберите инициализировать подходят. Наконец, уточните пригонку с помощью кнопки тепловых данных.Соответствующая константа силы появится в панели. Чтобы начать сбор данных, установите параметры эксперимента. Установите тяговую скорость до одного микрометра в секунду и завяди триггер до одного нанонютона.Подойди к наконечнику кантилевера AFM к поверхности и выберите единую силу для записи одной кривой и определите, нужно ли корректировать параметры, описанные в рукописи. Выберите карту F из главной панели. Чтобы получить карту силы со 100 кривыми, установите количество точек силы и силовых линий до 10.Начните записывать карту силы, выбрав карту do F. Возьмите силовые кривые расширения в сетке, как мода, чтобы избежать каких-либо локальных эффектов поверхности и в среднем различных поверхностных областях. После эксперимента повторите определение обратной чувствительности оптического рычага и пружинной константы, чтобы проверить консистенцию и стабильность системы.Одиночные полимеры полинипама и PEG были ковалентно привязаны к наконечнику кантилевера AFM на одном конце и физисорбированы на поверхности диоксида кремния на другом конце. Для измерения поведения растяжения, зависящего от температуры, было определено четкое событие растяжения одной молекулы с последующим окончательным максимумом в конце соответствующей кривой расширения силы. Затем для каждой температуры была создана единая мастер-кривая.Для ПЭГ при повышении температуры наблюдалось снижение силы растяжения. Для полинипама наблюдалась обратная тенденция. Десорпция полистирола с поверхности SAM в воде может быть использована для определения силы и длины desorption.Когда полимерная крепление была успешной, кривые расширения силы показали плато постоянной силы. Каждое плато было оснащено сигмоидной кривой для определения силы desorption и длины desorption. Наблюдаемые силы desorption соответствовали ранее полученным значениям.Когда более одного полимера, прикрепленного к наконечнику кантилевера AFM, каскады плато наблюдались в кривых расширения силы. С двумя полимерами прилагается, бимодального распределения было найдено для desorption длины в то время как сила desorption показал узкое распределение. Функциональный наконечник кантилевера AFM может быть использован для количественной оценки реакции силы отдельных молекул в жидкой среде и с внешними стимулами.Использование чистого оборудования, растворителей, советов AFM cantilever и повторного полоскания очень важно для достижения высокого уровня чистоты, который должен быть подтвержден до описанных контролируемых экспериментов. Представленные протоколы и процедуры проложили путь к лучшему пониманию стимулов отзывчивых полимерных систем. Результаты можно напрямую сравнить с молекулярно-динамическим моделированием.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microfluidic On-chip Capture-cycloaddition Reaction to Reversibly Immobilize Small Molecules or Multi-component Structures for Biosensor Applications

Микрофлюидных На чипе Захват-циклоприсоединения Реакция на Обратимо Остановите малых молекул или многокомпонентные структуры для биосенсора приложений

Methods  for rapid surface immobilization of bioactive small molecules with control over  orientation and immobilization density are highly desirable for ...

Covalent Binding of BMP-2 on Surfaces Using a Self-assembled Monolayer Approach

Ковалентного связывания БМП-2 на поверхностях Использование самоорганизующихся монослоя подход

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is a growth factor embedded in the extracellular matrix of bone tissue. BMP-2 acts as trigger of mesenchymal cell ...

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Подготовка Silica наночастиц Через СВЧ-помощь кислотно-катализа

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Activating Molecules, Ions, and Solid Particles with Acoustic Cavitation

Активация молекул, ионов, и твердые частицы с акустической кавитации

The chemical and physical effects of ultrasound arise not from a direct interaction of molecules with sound waves, but rather from the acoustic ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

Исследования в взаимодействий аминокислот и пептидов с использованием неорганических материалов с использованием одномолекулярной силовой микроскопии

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Электрохимический импеданс спектроскопия как инструмент для электрохимических скорость постоянной оценки

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly

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 ...

A Femtoliter Droplet Array for Massively Parallel Protein Synthesis from Single DNA Molecules

Массив капли Femtoliter для массивно параллельного синтеза белка от одиночных молекул дна

Advances in spatial resolution and detection sensitivity of scientific instrumentation make it possible to apply small reactors for biological and ...

Self-Assembly of Hybrid Lipid Membranes Doped with Hydrophobic Organic Molecules at the Water/Air Interface

Самосвечение гибридных липидных мембран с гидрофобными органическими молекулами на водно-воздушном интерфейсе

Because of their unique properties, including an ultrathin thickness (3-4 nm), ultrahigh resistivity, fluidity and self-assembly ability, lipid bilayers ...

Atomic Force Microscopy Combined with Infrared Spectroscopy as a Tool to Probe Single Bacterium Chemistry

Атомно-силовая микроскопия в сочетании с инфракрасной спектроскопией в качестве инструмента для исследования химии одиночных бактерий

Atomic Force Microscopy-Infrared Spectroscopy (AFM-IR) is a novel combinatory technique, enabling simultaneous characterization of physical properties and ...