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Élans de Functionalization d'Extrémité pour des Mesures Moléculaires de Reconnaissance
Par des Éditeurs d'AZoNano Table des matières Principes Principaux des Mesures Moléculaires de Reconnaissance Facteurs À Considérer Pendant l'Extrémité Functionalization Phases Concernées dans l'Extrémité Functionalization Amination Par Estérification et Silanization Animation Par Couche Unitaire Auto-Assemblée Introduction de Molécule d'Éditeur De Liens Conclusions Bruker Principes Principaux des Mesures Moléculaires de Reconnaissance Les mesures Moléculaires de reconnaissance utilisant l'AFM sont basées sur l'interaction entre deux molécules. Une molécule est fixée à l'extrémité de l'AFM attendu que la deuxième molécule est fixée à la surface témoin (voir les groupes A et B du Schéma 1). Le functionalization d'Extrémité est les multiples phases chimiques qui mènent à fixer les molécules A à l'extrémité de l'AFM. Le Schéma 1 : L'extrémité d'AFM est étendue vers et alors rétracté de la surface pendant que le fléchissement de l'encorbellement est surveillé en fonction de la distance. La pièce de rétraction de la courbure (en rouge) affichera n'importe quelle force d'adhérence entre l'extrémité et l'échantillon. Dans des mesures moléculaires de force de reconnaissance, les molécules de ligand (a) sont fixées à l'extrémité d'AFM, attendu que les molécules de récepteur (b) sont présentes sur la surface témoin. L'Utilisation d'une molécule d'éditeur de liens (par exemple ANCRAGE) a comme conséquence une crête défaisante incurvée caractéristique pendant que l'éditeur de liens s'étend, activant une identification plus facile des interactions défaisantes particulières entre A et B (voir la courbure représentative en vignette). Sur le schéma 1 la moitié droite est une courbure de force-distance. L'extrémité est d'abord portée près de la surface jusqu'à ce qu'elle établisse le contact, exerçant de ce fait une charge positive sur la surface. L'extrémité est rétractée de retour et pendant cette action, une crête de haut en bas est susceptible de se produire dans la courbure de rétraction. Ceci indique que l'adhérence a eu lieu entre l'échantillon et l'extrémité. L'adhérence d'extrémité-échantillon peut être prévue si la constante de sensibilité et de source de déviation de l'encorbellement sont connues. On observe habituellement l'Adhérence entre l'extrémité et l'échantillon tout en employant des extrémités non-functionalized. La Différenciation entre l'interaction particulière désirée et les interactions non spécifiques est souvent un défi quand une extrémité functionalized est utilisée pour des mesures moléculaires de reconnaissance. Afin de surmonter ce défi, des éditeurs de liens appelés de molécules intermédiaires ou les espaces sont employés entre la molécule A et l'extrémité d'AFM. La souplesse de l'éditeur de liens fournit la mobilité à la molécule de ligand pour atteindre le récepteur obligatoire. Facteurs À Considérer Pendant l'Extrémité Functionalization Bien Que plusieurs techniques aient été employées pour fixer des molécules aux sondes d'AFM, un certain nombre de délivrances doivent être prises en compte : La sélection d'une sonde adaptée d'AFM est critique, les facteurs clé étant netteté de l'extrémité et de la constante de la source d'encorbellement. La sélection de la chimie de functionalization d'extrémité est importante puisque la molécule de ligand doit être connectée à l'extrémité de sorte que la force obligatoire entre l'extrémité et la molécule soit plus que l'interaction entre le récepteur extérieur et la molécule de ligand. Les Techniques pour diminuer la densité extérieure du ligand sont essentielles pour mesurer des événements obligatoires uniques. Les Facteurs tels que la température, la composition en tampon, et le pH doivent être appropriés pendant la mesure et diriger le functionalization de sorte que l'activité obligatoire des molécules obligatoires ne soit pas modifiée. Phases Concernées dans l'Extrémité Functionalization Le functionalization d'Extrémité commence toujours par une extrémité de nitrure de silicium ou de silicium sur une sonde d'AFM. Deux élans communs, à savoir amination par une couche unitaire auto-assemblée thiol-basée (SAM) et dirigent l'amination d'extrémité par estérification ou le silanization sont utilisés pour sélecter un point de départ pour le functionalization d'extrémité. Amination Par Estérification et Silanization Les procédés d'estérification et de silanization functionalize la sonde directement. La réaction de silanization a lieu entre un groupe de trichloro-silane dans le réactif de silane et un groupe de trichloro-silane dans le réactif de silane. Ceci mène au développement d'une couche d'organosilane, formant de ce fait les liaisons SI-O-SI covalentes entre les liaisons hydrogènes et les molécules de silane et l'extrémité (voir la Figure 2A). L'Amination peut être effectuée par l'estérification par la réaction des groupes de silanol d'éthanolamines et de surface. Le Schéma 2 : La première étape du functionalization d'extrémité est généralement d'introduire des groupes d'amine (affichés ici en tant que « X ") sur la surface d'extrémité. Trois méthodes sont très utilisées : A) demande de règlement avec des silanes ; B) estérification avec des éthanolamines ; et C) formation d'un SAM utilisant la chimie de thiol-or. Animation Par Couche Unitaire Auto-Assemblée Un SAM est produit par l'adsorption des molécules d'alcanethiol à une extrémité vêtue par or suivant les indications de la Figure 2C. des sondes Or-Enduites peuvent être réutilisées en supprimant toutes les molécules jointes. Les groupes De Thiol également ont une affinité élevée avec de l'or et s'assurent en formant une interaction plus intense d'extrémité-ligand que l'interaction de ligand-récepteur. Les réseaux de l'acyle du SAM produisent d'une structure bourrée proche qui augmente la robustesse du functionalization d'extrémité. Cependant, cette technique a besoin des sondes d'AFM vêtues par or d'extrémité-côté, qui ont de grands radius et ne sont pas universellement disponibles. Introduction de Molécule d'Éditeur De Liens Le prochain stade est l'introduction des molécules d'éditeur de liens. Ce stade offre également le contrôle systématique de la densité extérieure des molécules de ligand. Ceci peut être atteint en employant le SAM mélangé qui contient deux genres de molécules avec les groupes terminaux variés. Cette technique est employée pour étudier l'interaction entre la cyclodextrine et les molécules de ferrocene en employant un SAM mélangé. À ce stade, si or-thiol SAM élan est sélecté puis approprié réactif comme ANCRAGE () de polyéthylène glycol/NTA (acide N-Nitrilotriacétique) peut être utilisé pour comporter des molécules d'éditeur de liens et pour former le SAM. Sur le Schéma 3, la majorité de SAM se compose du triéthylène-glycol-alkyl-thiol attendu que le reste se compose du thiol de NTA-triéthylène-glycol-alkyl. Le tetradentate NTA est susceptible de produire d'un composé hexagonal avec des cations en métal. Quatre obligations de chélation sont formées avec du Ni2+ et les deux obligations sont utilisées pour viser les groupes d'histidine. Ainsi, un pourcentage faible de NTA-ANCRAGE-thiol colle avec le ligand. L'Ancrage-thiol reste inerte et limite la densité des protéines sur la surface d'extrémité. Le Schéma 3 : Sams Mélangé sont formés sur une extrémité or-enduite. Seulement un pourcentage très faible de soi-disant alcanethiols mis fin par NTA- déterminera une chélation avec les cations, qui agiront l'un sur l'autre également avec des groupes de polyhistidine appartenant aux peptides ou aux protéines. Dans l'autre technique, où l'extrémité de nitrure de silicium ou de silicium est aminée-functionalized avec l'ethanoloamine ou les silanes, une stratégie différente est utilisée. Dans cette technique, l'extrémité de la molécule une d'éditeur de liens d'ANCRAGE réagit avec des groupes aminés extérieurs. Ceci permet à l'autre extrémité de gripper avec la protéine. Les Compagnies utilisent un grand choix d'éditeurs de liens d'ANCRAGE de heterobifunctional. Des éditeurs de liens Utilisés généralement d'ANCRAGE sont affichés comme Schéma 4 et indiqués dans le Tableau 1. Le Schéma 4 : Réactions Particulières entre les extrémités chimiquement modifiées d'AFM et quelques acides aminés (ASP = Aspartate, Glu = Glutamate, Ser = Sérine, Thr = Thréonine, Cys = Cystéine et Lys = Lysine). Objectifs obligatoires Communs du Tableau 1. et groupes réactifs étant assortis Objectif Obligatoire Groupe Réactif sur l'ANCRAGE Obligation formée - COOH (carbonxyl) trouvé dans : aspartate glutamate Amine (la réaction exige le lancement avec la DATE D'ACHÈVEMENT PRÉVUE) ou hydroxyle Amide ou ester - NH2 (amine) trouvé dans : lysine extrémité traitée par silane extrémité traitée par éthanolamines NHS - ester ou carboxylique Amide ou ester - SH (sulfhydrylique) trouvé dans : cystéine Maleimide ou carboxylique Thio - éther ou thio - ester - CHO (carbonyle) trouvé dans : hydrates de carbone oxydés Hydrazide Hydrazone - l'OH (hydroxyle) trouvé dans : sérine thréonine Carboxylique Ester Avidine trouvé dans : protéines modifiées par avidine Biotine obligation d'Avitin-Biotine La phase finale de functionalization d'extrémité est la réaction du groupe terminal avec des acides aminés dans la protéine de la molécule de ligand. Dans ce stade, des remarques connues ne devraient pas être visées dans l'accepteur fonctionnel du ligand pour éviter des changements de la fonctionnalité. Conclusions Cette note a analysé des applications et des stratégies importantes de functionalization d'extrémité. Les méthodes décrites ci-dessus sont utilisées pour le mappage moléculaire de reconnaissance de force-volume et les mesures uniques de force. L'ensemble d'Initiale de résultats indiquent que le functionalization d'extrémité sera utile quand utilisé avec le mode de représentation de PeakForce QNM, ainsi activer plus de haute résolution, plus rapidement et un mappage plus quantitatif d'interaction moléculaire. Bruker Les Surfaces Nanoes de Bruker fournit les produits Atomiques de Microscope de Force/de Microscope Sonde de Lecture (AFM/SPM) qui restent à l'extérieur d'autres systèmes disponibles dans le commerce pour leur design et facilité d'utilisation robustes, tout en mettant à jour le plus de haute résolution. Le chef de mesure de NANOS, qui fait partie de tous nos instruments, utilise un seul interféromètre fibreoptique pour mesurer le fléchissement en porte-à-faux, qui effectue le contrat d'installation ainsi qu'il n'est pas plus grand qu'un objectif normal de microscope de recherches. Cette information a été originaire, révisée et adaptée des matériaux fournis par des Surfaces de Nano de Bruker. Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Surfaces de Nano de Bruker.
Qi Gao
Thanks for writing this. May I ask how to verify the functionalization process? Is there any method to prove that my AFM tip is connected with protein?