معلومة

ما هو تركيز BSA الموصى به لتجارب تشتت الضوء الديناميكي؟

ما هو تركيز BSA الموصى به لتجارب تشتت الضوء الديناميكي؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ما هو التركيز الموصى به لـ BSA المراد خلطه بالماء لتحضير محلول مخفف للغاية من أجل دراسة ارتباط الكثافة والشدة بالانتثار الفردي بوضوح؟

أرغب في رسم منحنى / رسم بياني لارتباط الكثافة مقابل الوقت ، وفي النهاية حساب نصف القطر الهيدروديناميكي في كل حالة. لقد رأيت مجلات ونصوص مختلفة توفر تركيزات متنوعة تتراوح من 0.001 جم / لتر إلى 3 جم / لتر.


يمكنك بسهولة حساب الامتصاص من قانون بيير

أ = εlc

هنا يمكنك الحصول على قيم معامل الانقراض بالتسلسل على http://web.expasy.org/cgi-bin/protparam/protparam1؟[email protected]

لذلك بالنسبة لمثالك 0.001 جم / لتر 3 جم / لتر باستخدام رمز R هذا ، يمكنك الحصول على قيم الامتصاصية لكل تركيز.

> PM <- 66432.9 # g / mol> c <- seq (0.001،3،0.05) # احصل على قيم من 0.001 إلى 3 ، بمقدار 0.05 زيادة> V <- 1 # لتر> M = c ((c / PM) / V)> #Lambert Beer Law> e <- 42925> l <- 1> A <- c (e * l * M)> مؤامرة (A ~ c ، ylab = "A (280nm)" ، xlab = "g / l ")> data.frame (" conc "= c، M = M، A = A) conc MA 1 0.001 1.505278e-08 0.0006461407 2 0.051 7.676919e-07 0.0329531753 3 0.101 1.520331e-06 0.0652602099 4 0.151 2.272970e- 06 0.0975672445 5 0.201 3.025609e-06 0.1298742792 6 0.251 3.778248e-06 0.1621813138 7 0.301 4.530888e-06 0.1944883484 8 0.351 5.283527e-06 0.2267953830 9 0.401 6.036166e-06 0.2591024176 10 0.451 0.3237164869 12 0.551 8.294083e-06 0.3560235215 13 0.601 9.046722e-06 0.3883305561 14 0.651 9.799361e-06 0.4206375907 15 0.701 1.055200e-05 0.4529446253 16 0.751 1.130464e-05 0.4852516599 17 0.8017 1.205786e 05 0.4852516599 17 0.8017 1.2057869 05 19 0.901 1.356256e-05 0.5821727638 20 0.951 1.431520e-05 0.6144797984 21 1.001 1.506784e-05 0.6467868330 22 1.051 1.582047e-05 0.6790938676 23 1.101 1.657311e-05 0.7114009023 24 1.151 1.732575e-05 0.7437079369 25 1.201 1.807839e-05 0.7760149715 26 1.251 1.883103e-05 0.80832200336 27 1.301 1.958367e-05 0.84062200336 1.401 2.108895e-05 0.9052431100 30 1.451 2.184159e-05 0.9375501446 31 1.501 2.259423e-05 0.9698571792 32 1.551 2.334687e-05 1.0021642138 33 1.601 2.409950e-05 1.0344712484 34 1.651 2.485214e-0507 1.777 2.635742e-05 1.1313923523 37 1.801 2.711006e-05 1.1636993869 38 1.851 2.786270e-05 1.1960064215 39 1.901 2.861534e-05 1.2283134561 40 1.951 2.936798e-05 1.2606204908 41 2.001 3.012062e-05 1.292927 3.0254 2.02542062e-05 1.292927 3.0254 e-05 1.3575415946 44 2.151 3.237854e-05 1.3898486292 45 2.201 3.313117e-05 1.4221556638 46 2.251 3.388381e-05 1.4544626985 47 2.301 3.463645e-05 1.4867697331 48 2.351 3.538909e-05 1.5190767147 -0 5 1.5836908369 51 2.501 3.764701e-05 1.6159978715 52 2.551 3.839965e-05 1.6483049062 53 2.601 3.915229e-05 1.6806119408 54 2.651 3.990493e-05 1.7129189754 55 2.701 4.06575720e-05 1.7452260100 56 2.751 4.1710203e 05 1.8098400792 58 2.851 4.291548e-05 1.8421471139 59 2.901 4.366812e-05 1.8744541485 60 2.951 4.442076e-05 1.9067611831

ويمكنك الحصول على هذه القطعة من 0.001 إلى 3 جم / لتر للألبومين

الآن يمكنك اختيار التركيز المطلوب للامتصاص الذي تريد العمل به


دراسة تشتت الضوء الديناميكي للهلاميات المائية مع إضافة الفاعل بالسطح: مناقشة حجم الشبكة وطول الارتباط

لقد أبلغنا عن دراسة تفاعل كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) مع الهلاميات المائية المصنوعة من هيدروكسي إيثيل سلولوز (HEC) وهيدروكسي إيثيل سلولوز المعدل كارهًا للماء (HMHEC) عن طريق تشتت الضوء الديناميكي. تكشف النتائج أن التفاعل بين الهلاميات المائية و SDS يؤثر فقط على الانتشار التعاوني ، في حين أن الاسترخاء البطيء للهلاميات المائية لم يتأثر بالتفاعل. يتم أيضًا فحص التورم الهلامي الناتج عن وجود جزيئات SDS عن طريق قياس تغير وزن الجل. الملاحظة الرئيسية هي أنه عندما يتضخم الجل بسبب زيادة تركيز SDS ، يصبح الانتشار التعاوني أسرع. على هذا النحو ، فإننا نطرح مسألة ما إذا كان طول الارتباط الذي تم الحصول عليه من DLS لا يزال متناسبًا مع حجم الشبكة المستنتج من انتفاخ الهلام. في المناقشة ، نعزو السبب إلى كمية المواد الخافضة للتوتر السطحي المربوطة. يمكن اكتشاف الانتشار المتبادل لمذيلات SDS بتركيزات SDS عالية ، وتم تحديد معامل الانتشار لـ SDS في مصفوفة الهلام.


1 المقدمة

أصبحت دراسة تراكم البروتين ذات أهمية قصوى منذ أن أظهرت الدراسات أن تكوينات البروتين المتجمعة قد تؤدي ، من بين أمور أخرى ، إلى حالات تنكسية مثل مرض الزهايمر ومرض هنتنغتون ومرض السكري وكذلك مرض البريون [1،2]. غالبًا ما يظهر التجميع على أنه ألياف أميلويد ، أي ألياف طويلة مرتبة مكونة من وحدات فرعية بروتينية مجمعة في تكوين صفائح متقاطعة - & # x003b2 [3]. تتراكم هذه الألياف في رواسب مميزة يمكن تحديدها مع أمراض المراحل المتأخرة ، وخاصة مرض الزهايمر [1]. إن مسار مثل هذه التكوينات غير مفهوم بشكل جيد ، بسبب التعقيد الكبير للطي التوافقي للبروتين. قد تشتمل التفاعلات المسؤولة عن التجميع على إمكانات كهروستاتيكية طويلة وقصيرة المسافة ، ووصلة جسر ثنائي كبريتيد / ملح ، وشبكات ارتباط هيدروجين ، وتفاعلات مذيب مذابة مدفوعة بالحرارة [4]. من غير الواضح أيضًا آلية التغييرات في البنية الثانوية التي تؤدي إلى مثل هذا الهيكل المنظم الغني بالبيتا.

على مر السنين ، تم اكتشاف أن العديد من أنواع البروتينات يمكن أن تخضع للتجمع. على سبيل المثال ، يعتبر التجميع المنظم وغير المنظم على نطاق واسع خاصية عامة للبروتينات الكروية [5]. أظهرت البروتينات الكروية المختلفة ميلًا لتكوين ليفية مرتبة في المختبر [6 & # x0201311] ، مما يشير إلى خاصية ربط مشتركة لمراحل قليلة القلة المبكرة. تم إثبات أن أحد البروتينات الكروية المعينة ، وهو ألبومين مصل الأبقار (BSA) ، وهو بروتين نقل دم مدروس جيدًا ، يشكل مجاميعًا كروية أو ليفية مرتبة ومضطربة في ظل ظروف مختلفة [12 & # x0201314]. لذلك ، يعد BSA نموذجًا جيدًا لدراسة آليات تجميع البروتينات الكروية. BSA عبارة عن 585 حمض أميني ، 66 كيلو دالتون بروتين كروي يتكون من 67٪ على الأقل & # x003b1-بنية ثانوية حلزونية في الظروف الفسيولوجية [15]. يحتوي على ثلاثة مجالات رئيسية يمكنها تغيير المطابقة في ظل ظروف مختلفة من الرقم الهيدروجيني [16،17]. يحتوي البروتين على 17 رابط ثنائي كبريتيد داخل الجزيء والتي تعتبر مفيدة في الحفاظ على الهيكل المضغوط ، بالإضافة إلى بقايا أمينية سلفهيدريل Cys34 خالية. يحتوي BSA على اثنين من بقايا التربتوفان Trp134 و Trp213 (الشكل 1) [18] ، والتي تم استخدامها لتوفير مؤشر داخلي للوصول إلى مذيب البروتين الداخلي وتغييرات الهيكل الثالث [16،19 & # x0201322].

(أ) تمثيل الشريط لهيكل التماثل لـ BSA. تم تمييز البقايا البنائية لـ Trp في الموضعين 134 و 213. يتم وضع Trp134 داخل المجال I بينما يقع Trp213 في الجزء السفلي من الشق المركزي للبروتين على شكل قلب. (ب) مخلفات الأحماض الأمينية القريبة من Trp134. (ج) مخلفات الأحماض الأمينية القريبة من Trp213.

في الانتقال من الظروف الحمضية إلى الأساسية ، يخضع BSA للعديد من التحولات [23] والتي تشمل الأشكال الممتدة (E) والسريعة (F) والعادية (N) والأساسية (B) والعمر (A). في هذه الدراسة ، ركزنا على شكلي E و B اللذين يختلفان اختلافًا كبيرًا في الشكل العام والشحنات السطحية ولكنهما لا يُدخلان تغييرات في التركيب الكيميائي. تمت ملاحظة الهياكل المختلفة وإن كانت ذات دقة مكانية منخفضة [24]. غالبًا ما يرتبط الانتقال الممتد بزيادة نصف القطر الهيدروديناميكي واستطالة الجزيء [25] ، ربما يقودها تنقل المجال III الذي يساهم في فقدان الانضغاط. تم الإبلاغ عن أن فقدان ما يصل إلى 40٪ & # x003b1-هيكل حلزوني كان مرتبطًا بتكوين الشكل E [17] ، ومع ذلك ، أظهرت النتائج الأخرى تشكيلًا محتملاً للكريات المنصهرة [26] حيث يكون البروتين يحافظ على معظم بنيته الثانوية سليمة ، لكنه يفقد البنية الثلاثية ويكشف البقع الكارهة للماء [27]. على العكس من ذلك ، تحدث تغييرات طفيفة للغاية للانتقال N & # x02013B ، حيث لا يتم فقد أي بنية ثانوية تقريبًا [28] ، مما يعني أن البروتين يحتفظ بمعظم عدم تجانسه. تمت ملاحظة & # x0201cswelling & # x0201d للبنية الثالثة للبروتين عند الرقم الهيدروجيني & # x0003e8 [29] ويعزى جزئيًا إلى التغييرات في المجال الأول [30].

تشير الدراسات إلى أن التجميع ذو الترتيب الأعلى بدون عوامل مثل درجة الحرارة المرتفعة أو التركيز المرتفع غير مهم في النموذج الإلكتروني [31،32] ، وقد لا يكون النمو الكلي المرتب على نطاق واسع ، مثل الألياف ممكنًا. وبالمثل ، لا يُظهر النموذج B علامات تراكم مرتب واسع النطاق بدون حرارة أو مفسد [33]. تم إثبات وجود ثنائى BSA عند درجة الحموضة 3.0 [34] ، ويعتقد أنه نتيجة لتبادل الثيول بين الجزيئات. ومع ذلك ، فإن الفترة الزمنية للحضانة التي تمت دراستها مسبقًا قد تكون غير كافية لاكتشاف أحداث التجميع غير المحددة لتكوين قليل القسيمات في المحلول. في هذه الدراسة ، قمنا بالتحقيق في الفترة الزمنية التي يمكن أن تتشكل فيها الأوليغومرات دون تدخل من الهياكل الليفية الأكبر.

كيميائيًا ، يكون البروتين هو نفسه في مطابقة B و E ، لكن خصائصه الفيزيائية (أي الشكل والشحنة) مختلفة. وهذا يمكننا من تحديد التأثيرات الهيكلية والكهروستاتيكية البحتة على نمط التجميع. في العمل المقدم هنا ، اعتمدنا نهجًا أكثر شمولاً وأساسيًا لخطوات التجميع المبكرة ، باستخدام مجموعة واسعة من التقنيات الكمية المستخدمة في الفيزياء الحيوية وعلوم المواد التي تسفر عن توصيف أكثر شمولاً للتشكيل الكلي المبكر.


نتائج

حركية تجميع BSA المسجلة بواسطة AF4

تمت دراسة حركية التجميع الناجم عن الحرارة لـ BSA عند 70 درجة مئوية في محلول فوسفات 0.1 مولار ، درجة الحموضة 7.0 ، باستخدام AF4. يوضح الشكل 1 أ تبعيات جزء من البروتين غير المجمع (γغير agg) مقدرة بـ AF4 في الوقت المحدد. تم الحصول على المنحنيات الحركية بتركيزات مختلفة من مساحة سطح الجسم (0.5 ، 1.0 و 2.0 ملجم / مل). تم تمثيل البيانات الحركية في الإحداثيات <1 / [BSA] - 1 / [BSA]0 ر> المقابلة لحركية تفاعل الدرجة الثانية 37:

حركية تجميع مساحة سطح الجسم المسجلة بواسطة AF4 (محلول فوسفات 0.1 مولار ، درجة الحموضة 7.0 ، 70 درجة مئوية). (أ) تبعيات جزء من البروتين غير المتجمع (γغير agg) في الوقت الذي تم الحصول عليه بتركيزات BSA التالية: 1 (1) ، 1.5 (2) و 1.75 مجم مل −1 (3). (ب) التشكل الخطي الذي تم إنشاؤه في الإحداثيات <(1 / [BSA] - 1 / [BSA]0) ر>.

في هذه المعادلة [BSA]0 و [BSA] هما التركيز الأولي والحالي لـ BSA ، على التوالي ، و ك ثانيًا هو ثابت المعدل من الدرجة الثانية. تصف المعادلة (2) الانخفاض المعتمد على الوقت في جزء البروتين غير المتجمع. تعتبر عملية التجميع بمثابة تحول لا رجوع فيه للبروتين الأصلي (غير المجمع) إلى شكل مجمع. وهكذا ، يتم تمثيل البروتين في شكلين ، وهما البروتينات غير المجمعة والمجمعة. جزء البروتين المتجمع (γagg) تحسب كـ (1 -غير agg):

خطي البيانات الحركية في الإحداثيات <1 / [BSA] - 1 / [BSA]0 ر> (الشكل 1 ب) يشهد على أن التجميع الناجم عن الحرارة لـ BSA يتبع حركية تفاعل الدرجة الثانية. قيمة ال ك ثانيًا تم العثور على 62 ± 2 mol·L −1 · s −1. وهكذا ، في النطاق المدروس لتركيزات البروتين (0.5-2 مجم مل -1) المعدل الأولي للتجميع (الخامس 0) يتناسب مع التركيز الأولي لـ BSA التربيع:

حركية تجميع BSA المسجلة بواسطة DLS

للتحكم في حركية تجميع البروتين ، يتم استخدام الطرق القائمة على تسجيل الزيادة في كثافة تشتت الضوء على نطاق واسع. لذلك كان من المهم مقارنة حركية التجميع الناجم عن الحرارة لـ BSA المسجلة بالطريقة المباشرة (AF4) والطريقة التي تم فيها الكشف عن الزيادة في كثافة تشتت الضوء في الوقت المناسب.

تم تمثيل المنحنيات الحركية للتجميع الحراري لـ BSA التي تم الحصول عليها بواسطة DLS بتركيزات مختلفة من البروتين في الشكل 2 أ. الخطية للأجزاء الأولية من المنحنيات الحركية في الإحداثيات <(أناأنا 0) 0.5 ر> (الشكل 2 ب) يشير إلى وجود تناسب بين (أناأنا 0) 0.5 القيمة والوقت:

أين ك LS ثابت (تم استخدام هذا التعيين لهذا الثابت في أعمالنا السابقة 35 ، 38 ، 39).

حركية تجميع مساحة سطح الجسم المسجلة بواسطة DLS (محلول فوسفات الصوديوم 0.1 مولار ، درجة الحموضة 7.0 ، 70 درجة مئوية). (أ) تبعيات شدة تشتت الضوء (أنا) في الوقت الذي تم الحصول عليه بتركيزات BSA التالية: 1.00 (1) ، 1.50 (2) و 1.75 مجم مل 1 (3). (ب) المنحنيات الحركية ممثلة في الإحداثيات <(أناأنا 0) 0.5 ر> وفقًا للمعادلة (5). تركيزات مساحة سطح الجسم هي نفسها الموجودة في اللوحة "أ"agg تم حساب قيم المحور الإحداثي الأيمن من المعادلة (6). (ج) إن (أناأنا 0) 0.5 ضد جزء من البروتين المجمع (γagg) قطعة أرض شيدت بتركيزات BSA التالية: 0.5 (1) ، 1.0 (2) و 2.0 مجم مل −1 (3). (د) معامل ك LS كدالة لـ (<[< rm>]> _ << rm <0> >> ^ << rm <2> >> ).

لإيجاد علاقة بين الزيادة في شدة تشتت الضوء في سياق تراكم مساحة سطح الجسم وجزء البروتين المجمع (γagg) ، قمنا ببناء (أناأنا 0) 0.5 ضد γagg قطعة. كما يتضح من الشكل 2D ، العلاقة بين (أناأنا 0) 0.5 وagg القيم خطية (ص 2 = 0.9862). تتوافق هذه النتيجة مع البيانات التي حصلنا عليها سابقًا (تمت دراسة التجميع الحراري لـ BSA في فترة درجة الحرارة من 60 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية 38). اعتماد (أناأنا 0) 0.5 وagg المعادلة التالية:

معامل التناسب (<(I-_ <0>)> _ < mathrm> ^ <0.5> ) يتوافق مع قيمة (أناأنا 0) 0.5 عند γagg = 1: (<(أنا-_ <0>)> _ < mathrm> ^ <0.5> ) = 243 ± 3 (التهم / الأعداد) 0.5. γagg تم حساب القيم على المحور الإحداثي في ​​الشكل 2 ب باستخدام المعادلة (6).

يعطي اشتقاق المعادلة (6) فيما يتعلق بالوقت التعبير التالي:

بالنسبة للأجزاء الأولية من المنحنيات الحركية ، يكتسب هذا التعبير الشكل التالي:

عند اشتقاق هذه العلاقة بين ك LS و الخامس 0 القيم ، تم أخذ المعادلتين (3) و (4) في الاعتبار. وهكذا ، المعلمة ك LS يمكن أن يكون بمثابة مقياس للمعدل الأولي لعملية التجميع. كما هو متوقع (انظر المعادلة (4)) ، المعلمة ك LS هي دالة خطية لتركيز البروتين الأولي التربيعي (الشكل 2 د).

تأثير Arg ومشتقاته على حركية تجميع مساحة سطح الجسم

تمت دراسة تأثيرات Arg و ArgAd و ArgEE على حركية تجمع BSA عند 70 درجة مئوية باستخدام DLS و AF4. يوضح الشكل 3 تأثير Arg على تجميع مساحة سطح الجسم المسجلة بواسطة DLS ([BSA] = 1 مجم ∙ مل −1). يتم تمثيل تبعيات شدة تشتت الضوء في الوقت الذي تم الحصول عليه بتركيزات مختلفة من Arg في الشكل 3 أ. لتقدير المعلمة ك LS, (أناأنا 0) 0.5 ضد تم إنشاء المخططات الزمنية (الشكل 3 ب). يعطي ميل الأجزاء الخطية الأولية قيمة المعلمة ك LS. يتيح لنا استخدام DLS الحصول على تبعيات نصف القطر الهيدروديناميكي (ص ح) من مجاميع البروتين في الوقت المناسب (الشكل 3 ج). يتم تمثيل البيانات التجريبية التي توضح تأثيرات ArgAd و ArgEE على تجميع BSA في الشكلين S1 و S2 ، على التوالي (قسم المعلومات التكميلية S1).

تأثير Arg على حركية تجمع BSA (1 مجم مل −1) المسجل بواسطة DLS (محلول فوسفات 0.1 M ، درجة الحموضة 7.0 ، 70 درجة مئوية). (أ) تبعيات شدة تشتت الضوء (أنا) في الوقت الذي تم الحصول عليه بتركيزات Arg التالية: 0 (1) و 50 (2) و 350 (3) و 1000 ملي مولار (4). (ب) المنحنيات الحركية ممثلة في الإحداثيات <(أناأنا 0) 0.5 ر>. تركيزات Arg: 0 (1) ، 200 (2) ، 350 (3) و 1000 مم (4). (ج) تبعيات نصف القطر الهيدروديناميكي (ص ح) من مجاميع البروتين في الوقت الذي تم الحصول عليه بتركيزات Arg التالية: 0 (1) و 200 (2) و 1000 ملي مولار (3).

يوضح الشكل 4 تبعيات ك LS/ك LS ، 0 النسبة على تركيزات Arg و ArgAd و ArgEE (ك LS ، 0 هي قيمة ك LS في حالة عدم وجود مرافق كيميائية). في حالة ArgAd و ArgEE (الشكل 4B و C) ، يكون الاعتماد على ك LS/ك LS ، 0 على تركيز المرافقة الكيميائية يمر من خلال حد أقصى عند [ArgAd] 100 ملم أو [ArgEE] 200 ملم. أما بالنسبة لـ Arg ، فلا يوجد حد أقصى واضح للاعتماد على ك LS/ك LS ، 0 على تركيز الأرجل (الشكل 4 أ).

تبعيات ك LS/ك LS ، 0 نسبة و ك ثانيًا/ك الثاني ، 0 النسبة على تركيز أرج (أ) ، ArgAd (ب) و ArgEE (ج). تم حساب أشرطة الخطأ باستخدام ثلاثة قياسات مستقلة.

لربط البيانات الحركية التي تم الحصول عليها بواسطة DLS مع التقديرات المباشرة لكمية البروتين المجمع ، قمنا بدراسة حركية تجميع BSA في وجود Arg ومشتقاته باستخدام AF4. على سبيل المثال ، يوضح الشكل 5 أ البيانات الخاصة بتأثير ArgEE على حركيات تجميع BSA التي تم الحصول عليها بواسطة AF4. بناء (1 / [BSA] - 1 / [BSA]0) ضد المخططات الزمنية (الشكل 5 ب) تسمح لنا بحساب ثوابت المعدل من الدرجة الثانية (ك ثانيًا) بتركيزات مختلفة من ArgEE. بالمثل ، قيم ك ثانيًا في وجود تركيزات مختلفة من Arg و ArgAd تم حسابها.

حركية تجميع BSA في وجود ArgEE المسجلة بواسطة AF4. تبعيات جزء من البروتين غير المتجمع (γغير agg) في الوقت المحدد (أ) والتشكيلات الخطية التي تم إنشاؤها في الإحداثيات <(1 / [BSA] - 1 / [BSA]0) ر> (ب) بتركيزات ArgEE التالية: 50 (1) و 100 (2) و 700 ملي مولار (3). تتوافق الخطوط المنقطة على الألواح A و B مع البيانات التي تم الحصول عليها في حالة عدم وجود مرافقين كيميائيين.

تبعيات القيم النسبية لثابت المعدل من الدرجة الثانية ك ثانيًا/ك الثاني ، 0 (ك الثاني ، 0 هل ك ثانيًا القيمة في حالة عدم وجود مرافق كيميائي) على تركيز Arg و ArgAd و ArgEE ممثلة في الشكل 4 ، حيث قيم ك LS/ك LS ، 0 النسبة كما تم رسمها. حقيقة أن ال ك ثانيًا القيم المحددة في وجود 50 و 100 ملي مولار ArgAd أو 50 و 100 ملي مولار ArgEE تتجاوز القيم المقابلة التي تم الحصول عليها في غياب ArgAd أو ArgEE تشير إلى تسريع عملية التجميع بتركيزات منخفضة من هذه العوامل. من المهم ملاحظة أن هناك تناقضات بين تبعيات ك LS/ك LS ، 0 على تركيزات Arg و ArgAd و ArgEE ، من ناحية ، والاعتمادات المقابلة لـ ك ثانيًا/ك الثاني ، 0 النسبة من ناحية أخرى. من خلال هذا يعني ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، في وجود مرافقين كيميائيين ك LS لا يمكن استخدام القيم للتقدير الكمي لمعدل التجميع الأولي.

نظرًا لأن إضافة Arg ومشتقاته إلى محلول المخزن المؤقت يؤدي إلى زيادة القوة الأيونية للوسط ، فقد درسنا تأثير القوة الأيونية على حركية تجميع BSA (انظر قسم المعلومات التكميلية S2). وتبين أن قيم المعلمة ك LS الذي يستخدم لتوصيف المعدل الأولي للتجميع بقي عمليا دون تغيير في الفاصل الزمني لتركيز كلوريد الصوديوم من 0 إلى 0.5 م.

التغيير في مسار التجميع لـ BSA في وجود Arg ومشتقاته

يُظهر قدر كبير من البيانات أن التغيير في الظروف البيئية أو إضافة عوامل مختلفة (الأسمولية ، وبروتينات الصدمة الحرارية الصغيرة ، ومُحولات التشبع وغيرها) يمكن أن يؤدي إلى تغيير في المسارات المؤدية إلى تكوين تجمعات بروتينية من أنواع مختلفة. ، 41،42،43. من الواضح أن البيانات عن الحجم (ص ح) من مجاميع البروتين التي يتم تشكيلها في عملية التجميع بالاقتران مع البيانات المباشرة حول تراكم البروتين المجمع (γagg) ضرورية لتوصيف مسار التجميع. إذا كانت طبيعة التبعية ص ح على γagg يبقى دون تغيير عند تغيير ظروف التجربة (على سبيل المثال ، عند تغيير تركيز البروتين الأولي أو في وجود أي مواد مضافة) ، وهذا يعني أن عملية تجميع البروتين تستمر من خلال نفس الحالات الكلية. في هذه الحالة يمكننا أن نقول عن ثبات مسار التجميع. ومع ذلك ، فإن تباعد تبعيات ص ح على γagg تم الحصول عليها بتركيزات بروتينية أولية مختلفة أو في وجود أي إضافات تدل على التغيير في مسار التجميع. على سبيل المثال ، إذا كان عند أي قيمة ثابتة لـ γagg القيم الأعلى لـ ص ح تمت ملاحظتها ، وهذا يعني أن عملية تجميع البروتين تتم من خلال تكوين مجاميع أكبر.

النظر في تطبيق ص ح ضد γagg قطع الأراضي لمقارنة مسارات التجميع المحققة لتجميع مساحة سطح البحر في غياب أو وجود مرافقين كيميائيين. العلاقات بين نصف القطر الهيدروديناميكي لتجمعات البروتين وجزء البروتين المتجمع الذي تم الحصول عليه بتركيزات أولية مختلفة من مساحة سطح الجسم مُمثلة في الشكل 6. كما يمكن رؤيته من هذا الشكل ، تقع جميع النقاط التجريبية على المنحنى المشترك. تشير هذه النتيجة إلى أن مسار التجميع يظل دون تغيير نظرًا لتنوع تركيز البروتين.

تبعيات نصف القطر الهيدروديناميكي (ص ح) من مجاميع مساحة سطح الجسم على جزء من البروتين المجمع (γagg) محسوبة بتركيزات أولية مختلفة من البروتين: 0.50 (1) ، 1.00 (2) ، 1.50 (3) و 1.75 مجم مل −1 (4).

عند دراسة تأثير Arg ومشتقاته على حركية تجميع BSA ، لاحظنا أن طبيعة الاعتماد على ص ح على γagg تم تغييره بتباين تركيز Arg أو ArgAd أو ArgEE (الشكل 7A و B و C). لتوصيف الاختلافات بين تبعيات ص ح على γagg تم الحصول عليها بتركيزات مختلفة من Arg أو ArgAd أو ArgEE ، قمنا بحساب منحدر الأجزاء الأولية من هذه التبعيات (dص ح/ دγagg). القيم النسبية لهذا المشتق (دص ح/ دγagg)/(دص ح/ دγagg)0 كدالة لتركيز كل مرافق كيميائية ممثلة في الشكل. 7 د ((دص ح/ دγagg)0 هي قيمة (دص ح/ دγagg) في حالة عدم وجود مرافق كيميائية). كما يتضح من هذا الشكل ، هناك زيادة في (دص ح/ دγagg)/(دص ح/ دγagg)0 القيمة في الفترة الفاصلة لتركيز الموصي الكيميائي من صفر إلى 200 ملي مولار. تؤدي الزيادة الإضافية في تركيز المرافق الكيميائية إلى تناقص (دص ح/ دγagg)/(دص ح/ دγagg)0 القيمة ، تبقى هذه القيمة أعلى من الوحدة. وبالتالي ، فإن إضافة Arg أو ArgAd أو ArgEE تسبب التغيير في مسار التجميع للتجميع الحراري لـ BSA عند 70 درجة مئوية. تتشكل المجاميع الأكبر في وجود هذه المرافق الكيميائية.

التغيير في مسار التجميع لتجميع BSA في وجود Arg ومشتقاته. (أ) تبعيات نصف القطر الهيدروديناميكي (ص ح) من مجاميع مساحة سطح الجسم على جزء من البروتين المجمع (γagg) محسوبة بتركيزات مختلفة من Arg: 0 (1) ، 50 (2) ، 350 (3) و 700 ملي مولار (4). (ب) تبعيات ص ح من مجاميع BSA على γagg محسوبة بتركيزات مختلفة من ArgAd: 0 (1) ، 50 (2) ، 200 (3) و 700 ملي مولار (4). (ج) تبعيات ص ح من مجاميع BSA على γagg محسوبة بتركيزات مختلفة من ArgEE: 0 (1) ، 50 (2) ، 200 (3) و 1000 ملي مولار (4). (د) تبعيات القيم النسبية للمنحدرات الأولية (دص ح/ دγagg)/(دص ح/ دγagg)0 على تركيز Arg و ArgAd و ArgEE. (دص ح/ دγagg)0 و (دص ح/ دγagg) هي المنحدرات الأولية لتبعيات ص ح على γagg محسوبة في غياب أو في وجود المواد المضافة ، على التوالي. تم استخدام ثلاثة قياسات مستقلة لتحديد أشرطة الخطأ الموضحة في هذا الشكل.

قياسات إمكانات زيتا من مجاميع مساحة سطح الجسم

تعطي قياسات إمكانات زيتا لجزيئات البروتين معلومات قيمة عن قدرتها على التجميع. لتوصيف تأثير Arg ومشتقاته على تجميع مجاميع BSA المتكونة في سياق التجميع الحراري ، قمنا بقياس قيم إمكانات زيتا لمستحضرات BSA المسخنة مسبقًا لمدة 15 دقيقة عند 70 درجة مئوية. تم العثور على إمكانات زيتا لمجموعات BSA المتكونة في غياب أي إضافات لتكون -7.5 ± 0.1 mV. عندما تم إجراء التسخين المسبق لـ BSA في وجود 200 ملي مولار Arg أو ArgAd أو ArgEE ، تم الحصول على القيم التالية لإمكانات زيتا: −4.5 ± 0.1 ، −2.9 ± 0.1 و −0.5 ± 0.1 mV ، على التوالي.


التحليل الطيفي وتشتت الضوء

المطياف: ازدواج اللون الدائري: Jasco J-1500

يسمح المقياس الطيفي ثنائي اللون (CD) الدائري J-1500 بالقياس المتزامن لأربعة أوضاع بما في ذلك CD ، وازدواج اللون الخطي (LD) ، والامتصاصية. لدينا مجموعة من الملحقات بما في ذلك مرشحات القطع الطويلة لمطياف التألق المثير للإثارة ، ونقالات الأفلام لـ LD ، وخلايا تدفق Couette لـ LD ، وحامل الكوفيت متعدد المواضع. يُتوقع من المستخدمين عمومًا توفير أنابيب الكوارتز الخاصة بهم

ازدواج اللون الدائري (CD) يقيس الاختلاف في امتصاص الضوء المستقطب الأيسر والأيمن للجزيئات اللولبية ، والذي يشيع استخدامه لتحليل تشكيل الجزيئات الكبيرة ، وخاصة البنية الثانوية للبروتين.
ازدواج اللون الخطي (LD) يقيس الاختلاف في امتصاص الضوء المستقطب خطيًا بالتوازي والعمودي على محور الاتجاه. يمكن استخدام LD لإعطاء معلومات حول تشكيل وتوجيه الهياكل ذات الجزيئات الموجهة مثل معقدات الحمض النووي والبروتينات الليفية مثل (مثل الهيكل الخلوي وبروتينات الأميلويد) والببتيدات الغشائية / البروتينات في الجسيمات الشحمية.
ال J-1500 عبارة عن أداة هجينة تتكون من مقياس استقطاب بطول موجة متغير للقرص المضغوط أو LD ومقياس طيف الامتصاص (

180-900 نانومتر ، نطاق الأشعة فوق البنفسجية البعيدة إلى المرئية). تم تجهيز J-1500 ب مغير متعدد الخلايا بستة أوضاع و وحدة بلتيير للتحكم في درجة الحرارة. هذا الإعداد مناسب بشكل مثالي لـ:

  • تحديد البنية الثانوية للبروتين وتحليل التغيرات التوافقية
  • تحديد بنية الحمض النووي والتغييرات عند الارتباط أو الذوبان
  • المعلمات الديناميكية الحرارية الأخرى والقياسات المستندة إلى الخواص الحركية

تجارب حالة المحاليل الروتينية على الجزيئات اللولبية مع مجموعة من التجارب الأكثر تعقيدًا الممكنة بما في ذلك التحكم في درجة الحرارة ، والحركية ، وازدواج اللون الخطي ، والاضاء المكتشف CD و LD.

تحديد

  • تعمل من 950 و - 163 نانومتر
  • مصدر الضوء: 150 واط مصباح زينون مبرد بالهواء أو 450 واط مصباح زينون مبرد بالماء (خيار مركب في المصنع)
  • الكاشف: أنبوب مضاعف ضوئي PMT
  • أنبوب مضاعف ضوئي اختياري PMT
  • InGaAs الاختيارية
  • المغير: المغير بيزو مطاطي
  • نطاق قياس الطول الموجي: من 163 إلى 950 نانومتر
  • دقة الطول الموجي: 0.1 نانومتر من 163 إلى 250 نانومتر
  • 0.2 نانومتر من 250 إلى 500 نانومتر
  • 0.5 نانومتر من 500 إلى 800 نانومتر
  • عرض النطاق الطيفي: 0.01 إلى 16 نانومتر
  • عرض الشق: 1 إلى 4000 ميكرومتر
  • زمن التكامل الرقمي (D.I.T.): 0.1 مللي ثانية إلى 30 ثانية.
  • وضع المسح: مسح مستمر
    • فحص مرحلي
    • فحص الاستجابة التلقائية (D.I.T)

    أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
    4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
    قسم العلوم الجزيئية
    جامعة ماكواري
    [email protected]
    ت: 02 9850 8235

    يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

    4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

    المطياف: ازدواج اللون الدائري: Jasco J-810

    ازدواج اللون الدائري (CD) يقيس الاختلاف في امتصاص الضوء المستقطب الأيمن والأيسر ، والذي يمكن أن يكون أداة قوية لتحديد وتوصيف الجزيئات اللولبية. J-810 عبارة عن أداة هجينة تتكون من مقياس استقطاب بطول موجة متغير ومقياس طيف امتصاص (

    180-900 نانومتر ، نطاق الأشعة فوق البنفسجية البعيدة إلى المرئية). تم تجهيز J-810 أيضًا بملف وحدة تشتت الدوران البصري (ORD) و درجة حرارة بلتيير وحدة التحكم مما يجعلها مناسبة بشكل مثالي لقياس النقاء البصري / تحديد الجزيئات الصغيرة و
    كيمياء المنتجات الطبيعية.

    تحديد

    • مصدر الضوء: 150 واط مصباح قوس زينون (تبريد الهواء)
    • نطاق الطول الموجي:

    أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
    4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
    قسم العلوم الجزيئية
    جامعة ماكواري
    [email protected]
    ت: 02 9850 8235

    يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

    4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

    مطياف: الأشعة تحت الحمراء: Jasco FT / IR-4700

    FT / IR 4700 عبارة عن الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه لمنتصف الأشعة تحت الحمراء (فتير) مطياف (نطاق رقم الموجة 7800 إلى 350 سم -1) بدقة عالية (0.4 سم -1 و S / N أكثر من 35000: 1) ، مما يجعله مثاليًا لقياسات نقل العينات الصلبة والسائلة والغازية. يمكن استخدام وظيفة معالجة البيانات في الوقت الفعلي لمراقبة الطيف والتحقق منه أثناء القياسات.
    يمكن أيضًا إقران FT / IR 4700 مع PIKE MIRacle وتداول ملحق انعكاس واحد ATR مع كريستال ZeSe من أجل انعكاس إجمالي مخفف عالي الإنتاجية (ATR) قياسات.

    تحديد

    • مصدر الضوء: مصدر سيراميك عالي الكثافة
    • النطاق الموجي: 7،800 إلى 350 سم -1
    • دقة Wavenumber: & plusmn 0.01 cm-1 (القيمة النظرية)
    • الدقة القصوى: 0.4 سم -1
    • النظام البصري: شعاع واحد
    • غرفة العينة: الحجم: 200 ملم (عرض) × 260 ملم (عمق) × 185 ملم (ساعة) (يمكن تطهير النيتروجين)

    أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
    4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
    قسم العلوم الجزيئية
    جامعة ماكواري
    [email protected]
    ت: 02 9850 8235

    يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

    4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

    مطياف: تشتت الضوء: Malvern Zeta Sizer Nano SP

    ال مالفيرن زيتاسيزر نانو هو نظام تشتت الضوء مناسبة لتوصيف مشتتات الغروانية والجسيمات النانوية والجزيئات الكبيرة مثل محاليل البوليمر والبروتين (3.8 نانومتر إلى 100 ميكرومتر ، التركيز

    0.1 جزء في المليون إلى 40٪ وزن / حجم ، درجة الحموضة 1-13 ، تعتمد على العينة). يمكن إجراء ثلاثة قياسات مختلفة لتشتت الضوء:

    • تشتت الضوء الديناميكي (DLS) & ndash يستخدم لقياس انتشار الجسيمات تحت الحركة البراونية ، وتحويل هذا إلى توزيع الحجم باستخدام علاقة Stokes-Einstein. تم دمج تقنية التشتت الخلفي غير الجراحي (NIBS) لإعطاء حساسية وقدرة أفضل
      لقياس الجسيمات بتركيز عالٍ.
    • تشتت الضوء الكهربي (ELS) & ndash لقياس إمكانات زيتا. يتم تطبيق مجال كهربائي على العينة وقياس الوضع المختلط ، ويتم استخدام تشتت الضوء لتحليل الطور (M3-PALS) لقياس التنقل الكهربي وتحديد توزيع محتمل زيتا.
    • تشتت الضوء الساكن (SLS) & ndash لتحديد الوزن الجزيئي (& gt

    تحديد

    • نطاق القياس: 3.8 نانومتر و - قطر 100 ميكرون (يعتمد على العينة)
    • مبدأ القياس: تشتت الضوء الكهربي
    • الحد الأدنى لحجم العينة: 150 ميكرو لتر (20 ميكرو لتر باستخدام طريقة حاجز الانتشار)
    • الدقة: 0.12 و microm.cm / V.s للأنظمة المائية باستخدام المواد المرجعية القياسية NIST SRM1980
    • حساسية:

    أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
    4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
    قسم العلوم الجزيئية
    جامعة ماكواري
    [email protected]
    ت: 02 9850 8235

    يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

    4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

    المطياف: ازدواج اللون الدائري: Jasco J-1500

    يسمح مقياس الطيف ثنائي اللون (CD) الدائري J-1500 بالقياس المتزامن لـ 4 أوضاع بما في ذلك CD ، وازدواج اللون الخطي (LD) ، والامتصاص. لدينا مجموعة من الملحقات بما في ذلك مرشحات القطع الطويلة لمطياف التألق المثير للإثارة ، ونقالات الأفلام لـ LD ، وخلايا تدفق Couette لـ LD ، وحامل الكوفيت متعدد المواضع. يُتوقع من المستخدمين عمومًا توفير أنابيب الكوارتز الخاصة بهم

    ازدواج اللون الدائري (CD) يقيس الاختلاف في امتصاص الضوء المستقطب الأيسر والأيمن للجزيئات اللولبية ، والذي يشيع استخدامه لتحليل تشكيل الجزيئات الكبيرة ، وخاصة البنية الثانوية للبروتين.
    ازدواج اللون الخطي (LD) يقيس الاختلاف في امتصاص الضوء المستقطب خطيًا بالتوازي والعمودي على محور الاتجاه. يمكن استخدام LD لإعطاء معلومات حول تشكيل وتوجيه الهياكل ذات الجزيئات الموجهة مثل معقدات الحمض النووي والبروتينات الليفية مثل (على سبيل المثال الهيكل الخلوي والنشواني
    البروتينات) والببتيدات الغشائية / البروتينات في الجسيمات الشحمية.

    ال J-1500 هي أداة هجينة تتكون من مقياس قطبي ذو طول موجي متغير للقرص المضغوط أو LD ومقياس الطيف الضوئي الامتصاص (

    180-900 نانومتر ، نطاق الأشعة فوق البنفسجية البعيدة إلى المرئية). تم تجهيز J-1500 ب مغير متعدد الخلايا بستة أوضاع
    و وحدة بلتيير للتحكم في درجة الحرارة. هذا الإعداد مناسب بشكل مثالي لـ:

    • تحديد البنية الثانوية للبروتين وتحليل التغيرات التوافقية
    • تحديد بنية الحمض النووي والتغييرات عند الارتباط أو الذوبان
    • المعلمات الديناميكية الحرارية الأخرى والقياسات المستندة إلى الخواص الحركية

    تجارب حالة المحاليل الروتينية على الجزيئات اللولبية مع مجموعة من التجارب الأكثر تعقيدًا الممكنة بما في ذلك التحكم في درجة الحرارة ، والحركية ، وازدواج اللون الخطي ، والاضاء المكتشف CD و LD.

    تحديد

    • تعمل من 950 و - 163 نانومتر
    • مصدر الضوء: 150 واط مصباح زينون مبرد بالهواء أو 450 واط مصباح زينون مبرد بالماء (خيار مركب في المصنع)
    • الكاشف: أنبوب مضاعف ضوئي PMT
    • أنبوب مضاعف ضوئي اختياري PMT
    • InGaAs الاختيارية
    • المغير: المغير بيزو مطاطي
    • نطاق قياس الطول الموجي: من 163 إلى 950 نانومتر
    • دقة الطول الموجي: 0.1 نانومتر من 163 إلى 250 نانومتر
    • 0.2 نانومتر من 250 إلى 500 نانومتر
    • 0.5 نانومتر من 500 إلى 800 نانومتر
    • عرض النطاق الطيفي: 0.01 إلى 16 نانومتر
    • عرض الشق: 1 إلى 4000 ميكرومتر
    • زمن التكامل الرقمي (D.I.T.): 0.1 مللي ثانية إلى 30 ثانية.
    • وضع المسح: مسح مستمر
      • فحص مرحلي
      • فحص الاستجابة التلقائية (D.I.T)

      أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
      4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 8235

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

      4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

      المطياف: ازدواج اللون الدائري: Jasco J-810

      ازدواج اللون الدائري (CD) يقيس الاختلاف في امتصاص الضوء المستقطب الأيمن والأيسر ، والذي يمكن أن يكون أداة قوية لتحديد وتوصيف الجزيئات اللولبية. J-810 عبارة عن أداة هجينة تتكون من مقياس استقطاب بطول موجة متغير ومقياس طيف امتصاص (

      180-900 نانومتر ، نطاق الأشعة فوق البنفسجية البعيدة إلى المرئية). تم تجهيز J-810 أيضًا بملف وحدة تشتت الدوران البصري (ORD) و درجة حرارة بلتيير وحدة التحكم مما يجعلها مناسبة بشكل مثالي لقياس النقاء البصري / تحديد الجزيئات الصغيرة وكيمياء المنتجات الطبيعية.

      تحديد

      • مصدر الضوء: 150 واط مصباح قوس زينون (تبريد الهواء)
      • نطاق الطول الموجي:

      أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
      4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 8235

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

      4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

      مطياف: تشتت الضوء: Malvern Zeta Sizer Nano SP

      ال مالفيرن زيتاسيزر نانو هو نظام تشتت الضوء مناسب لتوصيف المشتتات الغروانية والجسيمات النانوية والجزيئات الكبيرة مثل محاليل البوليمر والبروتين (3.8 نانومتر إلى 100 ميكرومتر ، التركيز

      0.1 جزء في المليون إلى 40٪ وزن / حجم ، درجة الحموضة 1-13 ، تعتمد على العينة). يمكن إجراء ثلاثة قياسات مختلفة لتشتت الضوء:

      • تشتت الضوء الديناميكي (DLS) & ndash يستخدم لقياس انتشار الجسيمات تحت الحركة البراونية ، وتحويل هذا إلى توزيع الحجم باستخدام علاقة Stokes-Einstein. تم دمج تقنية التشتت الخلفي غير الجراحي (NIBS) لإعطاء حساسية وقدرة أفضل
        لقياس الجسيمات بتركيز عالٍ.
      • تشتت الضوء الكهربي (ELS) & ndash لقياس إمكانات زيتا. يتم تطبيق مجال كهربائي على العينة وقياس الوضع المختلط ، ويتم استخدام تشتت الضوء لتحليل الطور (M3-PALS) لقياس التنقل الكهربي وتحديد توزيع محتمل زيتا.
      • تشتت الضوء الساكن (SLS) & ndash لتحديد الوزن الجزيئي (& gt

      تحديد

      • نطاق القياس: 3.8 نانومتر و - قطر 100 ميكرون (يعتمد على العينة)
      • مبدأ القياس: تشتت الضوء الكهربي
      • الحد الأدنى لحجم العينة: 150 ميكرو لتر (20 ميكرو لتر باستخدام طريقة حاجز الانتشار)
      • الدقة: 0.12 و microm.cm / V.s للأنظمة المائية باستخدام المواد المرجعية القياسية NIST SRM1980
      • حساسية:

      أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
      4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 8235

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

      4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

      مطياف: مطياف الانبعاث الذري لبلازما الميكروويف: Agilent 4100 MP-AES

      يقيس مقياس طيف الانبعاث الذري للبلازما الناجم عن الميكروويف (MP-AES) مستويات العناصر في المحلول.

      التحديد المتزامن متعدد التحليلات للعناصر الرئيسية والثانوية. نطاق العمل من جزء في المليون منخفض إلى نسبة الوزن (wt.٪).

      تحديد

      • تزويد النيتروجين
      • يجب هضم العينات في حمض النيتريك منخفض التركيز
      • تتوفر مجموعة واسعة من معايير درجات برنامج المقارنات الدولية في مختبر التدريس
      • على غرار ICP-MS، AAS.

      ريمي روكيت
      4 Wally & rsquos walk ، غرفة 221
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 4219

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

      14 شارع السير كريستوفر أونداتجي ، غرفة 321.

      للحجوزات ، يرجى الاتصال بالدكتور ريمي روكيت

      مطياف: الرنين المغناطيسي النووي: Bruker AVIIIHD 400 MHz

      يعتبر مقياس الطيف بالرنين المغناطيسي النووي Avance بسرعة 400 ميجاهرتز ، مع جهاز أخذ العينات التلقائي SampleXpress 60 وبرنامج الأتمتة Iconnmr ، العمود الفقري لمنشأة الرنين المغناطيسي النووي. يتم تقديم العينات بشكل ملائم ووضعها في قائمة الانتظار لتحليلها.

      تجارب حالة المحلول الروتينية 1D و 2D على الجزيئات الصغيرة

      تحديد

      • 5 مم BBFO SmartProbe والتجارة (19F / 31P-109Ag)
      • التدرج Z- الأداء العالي المحمي بشكل نشط
      • 19F <1H> و 2 D 1H / 19F مطياف الارتباط
      • نطاق درجة حرارة التشغيل: -150 درجة مئوية إلى + 150 درجة مئوية
      • مغناطيس تصاعدي 400 ميجاهرتز (9.4 T)
      • معدل الانجراف & لتر 4.0 هرتز / ساعة
      • BCUII (وحدة تبريد بروكر)
      • درجات حرارة يمكن الوصول إليها وجي 200 كلفن
      • سامب اكسبريس 60 حامل أخذ العينات

      نيكول كوردينا
      4 Wally & rsquos walk ، غرفة 221
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 6916

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

      4 ممشى Wally & rsquos ، غرفة 014 (الدخول مقيد للغاية)

      مطياف: الرنين المغناطيسي النووي: Bruker AVIIIHD 500 MHz

      تم إعداد مطياف الرنين المغناطيسي النووي Avance 500 MHz لإجراء تجارب درجات الحرارة المتغيرة (-70 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية) بشكل روتيني. يمكن أيضًا إجراء تجارب درجات حرارة منخفضة جدًا (-70 درجة مئوية إلى -150 درجة مئوية) باستخدام مبخر النيتروجين السائل ومساعدة الموظفين. إنها حساسة للغاية لاكتشاف الكربون ، وبالتالي فهي تستخدم غالبًا للحصول على بيانات للتوصيف الكامل للجزيئات العضوية الصغيرة إلى المتوسطة الحجم.

      تجارب حالة محلول درجة الحرارة المتغيرة ، تجارب التوصيف

      تحديد

      • 5 مم BBFO SmartProbe والتجارة (19F / 31P-109Ag)
      • التدرج Z- التدرج Z ذو الأداء العالي المحمي بشكل نشط
      • 19F <1H> و 2 D 1H / 19F مطياف الارتباط
      • نطاق درجة حرارة التشغيل: -150 درجة مئوية إلى + 150 درجة مئوية
      • مغناطيس تصاعدي 500 ميجاهرتز (11.7 طن)
      • معدل الانجراف & لتر 5.0 هرتز / ساعة
      • ترقية الساق المغناطيسية لترطيب الاهتزازات فوق 3.8 هرتز
      • BCUII (وحدة تبريد بروكر)
      • درجات حرارة يمكن الوصول إليها وجي 200 كلفن
      • سامب كيس 24 حامل أخذ العينات التلقائي

      نيكول كوردينا
      4 Wally & rsquos walk ، غرفة 221
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 6916

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

      4 ممشى Wally & rsquos ، غرفة 014 (الدخول مقيد للغاية)

      مطياف: الرنين المغناطيسي النووي: Bruker AVII 600 MHz NMR Spectrometer

      تم تجهيز مطياف AVII 600 MHz NMR بمسبار مبرد ويستخدم في التجارب التي تتطلب أقصى درجات الحساسية ، مثل دراسات البروتين وخصائص المنتجات الطبيعية.

      توصيف المنتجات الطبيعية ، تحديد هيكل البروتين NMR. غير مسموح بالعمل بدرجات حرارة متغيرة.

      تحديد

      • مسبار تبريد TXI مقاس 5 مم مع تدرج Z (مراقبة 1H / 13C / 15N / 2H)
      • 3 عملية قناة عالية الطاقة
      • سامب اكسبريس لايت 16 حامل أخذ العينات
      • BCU05 (وحدة تبريد بروكر)

      نيكول كوردينا
      4 Wally & rsquos walk ، غرفة 221
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 6916

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق أسعار مخفضة على باحثي جامعة ماكواري ..

      4 ممشى Wally & rsquos ، غرفة 014 (الدخول مقيد للغاية)

      مطياف: رامان

      نسب نظائر عالية الدقة

      E5B - 10 شارع السير كريستوفر أونداتجي ، غرفة 135

      مطياف: مقياس طيفي: Jasco FP-8500

      FP-8500 هو مقياس طيفي لقياس مضان الحالة المستقرة و التلألؤوالانبعاث والإثارة عبر مدى أطوال موجية من 200 إلى 750 نانومتر. يتميز FP-8500 بدقة عالية ومرشحات تمرير نطاق تلقائية قياسية للحصول على الأطياف بدون القمم الاصطناعية بسبب الضوء المنعرج من الدرجة الثانية.
      تم تجهيز FP-8500 أيضًا بمصاريع لحماية العينات عند عدم قياسها وفلاتر رفض لتقليل الضوء الشارد. أ وحدة بلتيير للتحكم في درجة الحرارة يتوفر أيضًا للقياسات التي يتم التحكم في درجة حرارتها ، مما يجعل هذه الأداة مناسبة بشكل مثالي للتجارب القائمة على الحركية والديناميكا الحرارية.

      تحديد

      • مصدر الضوء: مصباح قوس زينون عالي الكثافة مستمر
      • نطاق الطول الموجي: 200 إلى 750 نانومتر
      • الحساسية: S / N 75000: 1 (RMS ، Water Raman)
      • سرعة المسح: 10-60،000 نانومتر / دقيقة

      أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
      4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 8235

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

      4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

      مطياف: مرئي للأشعة فوق البنفسجية: Jasco V-760

      ال V-760 هو شعاع مزدوج الأشعة فوق البنفسجية المرئية مقياس الطيف الذي يقيس امتصاص الضوء أو انعكاسه أو نفاذه في المنطقة المرئية فوق البنفسجية (187-900 نانومتر). تتيح الخطية الضوئية الممتدة لـ V-760 (حتى 6 AU) قياس عينات عالية الامتصاص والتي تكون مفيدة بشكل خاص للمواد ذات خصائص نقل منخفضة مثل الأفلام الصلبة. تم تجهيز V-760 أيضًا بـ مغير متعدد الخلايا بستة أوضاع و وحدة بلتيير للتحكم في درجة الحرارة مما يجعلها أداة مثالية للأشعة فوق البنفسجية للتجارب الحركية والديناميكية الحرارية.

      تحديد

      • النظام البصري: جبل Czerny-Turner ، أحادي اللون ، شعاع مزدوج متماثل بالكامل
      • مصدر الضوء: مصباح هالوجين ، مصباح الديوتيريوم
      • نطاق الطول الموجي: 187 إلى 900 نانومتر (+/- 0.1 نانومتر عند 656.1 نانومتر)
      • النطاق الضوئي: -4-6 AU +/- 0.3٪ T
      • سرعة المسح: 10-400 نانومتر / دقيقة

      أليسون رودجر أو صوفي جودشايلد
      4 ممشى والي ورسكووس ، معمل 302
      قسم العلوم الجزيئية
      جامعة ماكواري
      [email protected]
      ت: 02 9850 8235

      يتم تلخيص تكاليف استخدام الأداة في مستند التسعير الخاص بنا. الأسعار لا تشمل المواد الاستهلاكية. تنطبق الأسعار المخفضة على باحثي جامعة ماكواري.

      4 Wally & rsquos walk، room 302 (دخول مقيد)

      مطياف: مضان الأشعة السينية: Bruker M4 Tornado Micro XRF

      تكوين العنصر الرئيسي في الموقع والتوزيع الأولي للعينات الكاملة


      توصيف المواد والطرق التجريبية

      2.1 جزيئات الذهب النانوية

      تشتري شركة Particular GmbH (ألمانيا) جزيئات الذهب النانوية التي تنتجها شركة PLAL في الماء. تم تنفيذ أطياف UV-Vis بواسطة مطياف Perkin-Elmer Lambda 35 في نطاق الطول الموجي 400-1100 نانومتر.

      تميزت العينات المعدة بتقنية DLS (تشتت الضوء الديناميكي) ، وهي تقنية حساسة ودقيقة في الكشف عن التغيرات في متوسط ​​أبعاد الجسيمات.

      تم إجراء القياسات بواسطة جهاز محلي الصنع يشتمل على خلية نثر كوارتز ، وبصريات تجميع متحد البؤر ، ومضاعف ضوئي Hamamatzu مركب على ذراع دوارة ، ومرابط أجهزة BI-9100 AT (Brookhaven Instruments Corporation). تم إضاءة العينات باستخدام ليزر ديود 660 نانومتر تتراوح طاقته بين 15 و 150 ميغاواط. تتقلب شدة الضوء المتناثر بمرور الوقت بسبب الحركة البراونية للجسيمات العالقة في المحلول. تم إجراء تحليل تقلبات الضوء المتناثرة بواسطة وظيفة الارتباط التلقائي للكثافة (g2). تم توفير هذه الوظيفة من خلال رابط الأجهزة الذي يعمل في نظام عد فوتون واحد. بالنسبة للجسيمات أحادية التشتت غير المتفاعلة في الحركة البراونية ، فإن g2 الوظيفة هي أسي متناقص بمعدل استرخاء Γ يساوي Γ = 1 / τ مع τ = وقت الاضمحلال. بمجرد الحصول على معدل الاسترخاء ، من الممكن حساب إما معامل الانتشار متعدية (در) ونصف القطر الهيدروديناميكي (صح) باستخدام التعابير التالية [30] - [31]: (1) حيث ف هو متجه التشتت ، كما هو محدد ف = (4πn / λ) الخطيئة (/ 2)، يجرى ن معامل انكسار المذيب ، λ الطول الموجي للضوء ، θ زاوية التشتت ، و (2) حيث η هي لزوجة السائل ، و k ثابت بولتزمان و T درجة الحرارة المطلقة. استخدمنا زاوية التشتت θ = 90 درجة. في الحلول المتعددة الانتشار ، كما في حالة المخطوطة الحالية ، يُظهر g2 العديد من مكونات الانحلال الأسي. ثم يتم إجراء تحليل دالة الارتباط التلقائي g2 إما بطريقة تراكمية أو بطريقة متعددة الأوجه [32]. والنتيجة هي معامل انتشار متوسط ​​z وبالتالي ، بواسطة مكافئ. 2 ، نصف قطر هيدروديناميكي متوسط ​​z.

      لقد أبلغنا مؤخرًا [33] - [34] أن هذه التقنية مناسبة لتحديد حجم وشكل جزيئات الذهب النانوية ومجموعات النانو.

      2.2 وظائف الحمض النووي

      تم شراء أليغنوكليوتيدات مفردة متوترة (DNA) من Purimex GmbH (ألمانيا) وكان تسلسل النيوكليوتيدات هو: HS5′TGC ATG CAT GCA TGC ATG CAT GCA TGC ATG CAT GCA TGC ATG CAT GCA TC (50 Mer). كان الوزن الجزيئي والتركيز 1.5558 كيلو دالتون و 1.0 ملي مولار على التوالي.

      أولاً ، تم تخفيف الحمض النووي في Milli-Q النقي ، ماء Millipore عالي النقاوة ، بمقاومة 25 MΩ × سم ، بتركيزين متوسطين 100 ميكرومتر و 10 ميكرومتر. تم تحديد قيمة التركيز بواسطة قياسات UV-vis باستخدام قيمة الامتصاص عند 260 نانومتر للحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل. في هذا القياس ، 1 OD للامتصاص يتوافق مع 2.24 نانومول / مل من قليل النيوكليوتيدات.

      من أجل الحصول على AuNPs وظيفيًا مع DNA ، أضفنا محلول DNA إلى 1 مل من محلول AuNPs للحصول على ثلاثة تركيزات مختلفة من الحمض النووي: 1.8 و 0.7 و 0.1 ميكرومتر على التوالي ، ومن الآن فصاعدًا سنشير إلى "مرتفع" ، " متوسط ​​"و" منخفض "لهذه التركيزات الثلاثة.

      من أجل اختبار تركيز الحمض النووي في محلول DNA / AuNPs ، أضفنا نفس الكمية من الحمض النووي في 1 مل من الماء النقي وقمنا بقياس الامتصاص عند 260 نانومتر. في الواقع ، على الرغم من أن امتصاص الحمض النووي لا يكاد يذكر فوق 350 نانومتر ولا يؤثر على الرنين البلازموني لـ AuNPs ، فإن امتصاص حلول AuNPs ، في النطاق بين 200 و 300 نانومتر ، يجعل من الصعب تقييم ذروة امتصاص الحمض النووي.

      بعد ذلك ، تم إنجاز عملية التهيئة بإضافة كلوريد الصوديوم إلى محلول DNA / AuNPs من خلال إجراءين مختلفين ، "تقادم الملح" و "عدم شيخوخة الملح" ، على التوالي.

      في إجراء "شيخوخة الملح" أضفنا 20 ميكرولتر من محلول كلوريد الصوديوم 1.0 مولار إلى 1.0 مل من محلول DNA / AuNPs ، للحصول على تركيز كلوريد الصوديوم بمقدار 20 ملي مولار. تكررت إضافة الملح كل ثماني ساعات حتى تم الوصول إلى تركيز نهائي لكلوريد الصوديوم قدره 100 ملي مولار. في إجراء "عدم شيخوخة الملح" ، تمت زيادة تركيز كلوريد الصوديوم بنفس الطريقة ، ولكن بدون الوقوف لمدة ثماني ساعات.


      تطبيق الجهد في تحليل حجم الجسيمات المشتتة للضوء الديناميكي

      هنا ، يتم تقديم بروتوكول لتطبيق الجهد على الحل أثناء قياسات حجم الجسيمات تشتت الضوء الديناميكي بقصد استكشاف تأثير تغيرات الجهد ودرجة الحرارة على تجميع البوليمر.

      الملخص

      يعد تشتت الضوء الديناميكي (DLS) طريقة شائعة لوصف توزيع حجم البوليمرات والبروتينات والجسيمات النانوية والميكروية الأخرى. تسمح الأجهزة الحديثة بقياس حجم الجسيمات كدالة للوقت و / أو درجة الحرارة ، ولكن لا توجد حاليًا طريقة بسيطة لإجراء قياسات توزيع حجم الجسيمات DLS في وجود الجهد المطبق. قد تكون القدرة على إجراء مثل هذه القياسات مفيدة في تطوير بوليمرات فعالة كهربيًا ومستجيبة للمحفزات لتطبيقات مثل الاستشعار والروبوتات اللينة وتخزين الطاقة. هنا ، يتم تقديم تقنية تستخدم الجهد المطبق مقترنًا بـ DLS ومنحدر درجة الحرارة لمراقبة التغيرات في التجميع وحجم الجسيمات في البوليمرات المستجيبة للحرارة مع وبدون مونومرات نشطة كهربائيًا. التغييرات في سلوك التجميع التي لوحظت في هذه التجارب كانت ممكنة فقط من خلال التطبيق المشترك للتحكم في الجهد ودرجة الحرارة. للحصول على هذه النتائج ، تم توصيل potentiostat بكوفيت معدل من أجل تطبيق الجهد على المحلول. تمت مراقبة التغييرات في حجم جسيمات البوليمر باستخدام DLS في وجود جهد ثابت. في الوقت نفسه ، تم إنتاج البيانات الحالية ، والتي يمكن مقارنتها ببيانات حجم الجسيمات ، لفهم العلاقة بين السلوك الحالي وسلوك الجسيمات. بوليمر بولي (ن-ايزوبروبيل أكريلاميد) (pNIPAM) بمثابة اختبار بوليمر لهذه التقنية ، حيث تمت دراسة استجابة pNIPAM لدرجة الحرارة جيدًا. التغييرات في سلوك تجميع درجة حرارة المحلول الأقل حرجًا (LCST) لـ pNIPAM و poly (ن-ايزوبروبيل أكريلاميد) -منعلوحظ - بولي (فيروسينيل ميثيل ميثاكريلات) ، وهو عبارة عن كتلة بوليمر مشترك نشط كهروكيميائياً ، في وجود الجهد المطبق. سيكون فهم الآليات الكامنة وراء هذه التغييرات مهمًا عند محاولة تحقيق هياكل بوليمر عكسية في وجود الجهد المطبق.

      تعليقات

      أجرى المؤلفون تجارب إضافية أثرت على تفسير النتائج في هذه الورقة. بينما يظل البروتوكول والبيانات سليمة وقابلة للتكرار ، نعتقد أننا لم نؤكد الفرضية المقترحة بأن الجهد المطبق يؤثر على سلوك تجميع pNIPAM مباشرة. بدلاً من ذلك ، لدينا سبب للاعتقاد بأن عمليتنا المعتمدة على الجهد تحدث على وجه التحديد مع استخدام أقطاب الشريط النحاسي. اختبرنا مواد إلكترود بديلة ولم نلخص التأثيرات المعتمدة على الجهد على pNIPAM. تم نشر هذه النتائج في ECS Transactions وتم إرسالها إلى PubMed Central: J. LaFreniere و E. Roberge و T. Ren و W. R. Seitz و E.RM Balog and J.M Halpern، ECS Trans.، 2020، 97، 709-715. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/09707.0709ecst/pdf.

      مقدمة

      تشتت الضوء الديناميكي (DLS) هي تقنية لتحديد حجم الجسيمات من خلال استخدام التغييرات العشوائية في شدة الضوء المنتشر عبر المحلول 1. DLS قادر على قياس تراكم البوليمرات عن طريق تحديد حجم الجسيمات. بالنسبة لهذه التجربة ، تم ربط DLS بتغيرات درجة الحرارة المتحكم فيها لملاحظة متى يتراكم البوليمر مما يدل على تجاوز درجة حرارة المحلول الحرج المنخفضة (LCST) 2 ، 3. أسفل LCST ، توجد مرحلة سائلة واحدة متجانسة فوق LCST ، يصبح البوليمر أقل قابلية للذوبان ، ويتجمع ، ويتكثف خارج المحلول. تم إدخال الجهد المطبق (أي المجال المحتمل أو الكهربائي المطبق) عبر مجال التشتت لمراقبة تأثيرات المجال الكهربائي على سلوك التجميع و LCST. يسمح تطبيق الجهد في قياسات تحجيم الجسيمات برؤى جديدة لسلوك الجسيمات والتطبيقات اللاحقة في مجالات المستشعرات وتخزين الطاقة وأنظمة توصيل الأدوية والروبوتات اللينة وغيرها.

      في هذا البروتوكول ، تم استخدام مثالين من البوليمرات. بولي (ن-isopropylacrylamide) ، أو pNIPAM ، عبارة عن بوليمر حساس للحرارة ، يحتوي على كل من مجموعة أميد محبة للماء ومجموعة آيزوبروبيل كارهة للماء في سلسلة الجزيئات الكبيرة 4 ، 5. تم استخدام مواد البوليمر المستجيبة للحرارة مثل pNIPAM على نطاق واسع في إطلاق الأدوية الخاضعة للرقابة ، والفصل الكيميائي الحيوي ، وأجهزة الاستشعار الكيميائية في السنوات الأخيرة 3 ، 4. تبلغ قيمة أدبيات LCST لـ pNIPAM حوالي 30-35 & # 176C 4. عادة لا يكون pNIPAM نشطًا كهربيًا. لذلك ، كعينة ثانية من البوليمر تمت إضافة كتلة نشطة كهروكيميائيًا إلى البوليمر. على وجه التحديد ، تم استخدام ferrocenylmethyl methacrylate لإنشاء بولي (ن-ايزوبروبيل أكريلاميد) -منع-بولي (فيروسينيل ميثيل ميثاكريلات) بلوك-بوليمر مشترك ، أو p (NIPAM-ب-FMMA) 6 ، 7. تم تصنيع كلا المثالين من البوليمرات عن طريق بلمرة نقل سلسلة تجزئة قابلة للانعكاس مع طول سلسلة متحكم فيه 8 ، 9 ، 10. تم تصنيع البوليمر غير النشط كهربيًا ، pNIPAM ، على أنه 100 mer pNIPAM نقي. البوليمر النشط كهربائيا ، p (NIPAM-ب-FMMA) ، كان أيضًا بطول سلسلة 100 مير ، والذي يحتوي على 4 ٪ فيروسينيل ميثيل ميثاكريلات (FMMA) و 96 ٪ NIPAM.

      في هذه المقالة ، تم توضيح بروتوكول ومنهجية لدراسة تأثير الجهد المطبق على تجميع البوليمر. يمكن أيضًا توسيع هذه الطريقة لتشمل تطبيقات أخرى لـ DLS ، مثل تحليل طي / كشف البروتين ، وتفاعلات البروتين البروتين ، وتكتل الجسيمات المشحونة إلكتروستاتيكيًا على سبيل المثال لا الحصر. تم تسخين العينة من 20 & # 176 درجة مئوية إلى 40 & # 176 درجة مئوية لتحديد LCST في غياب ووجود حقل مطبق 1 فولت. بعد ذلك ، تم تبريد العينة من 40 & # 176 درجة مئوية إلى 20 & # 176 درجة مئوية دون تعطيل المجال التطبيقي لدراسة أي آثار هستيرية أو توازن.

      الاشتراك المطلوبة. يرجى التوصية بـ JoVE لأمين المكتبة الخاص بك.

      بروتوكول

      1. مثال مستحضرات البوليمر

      1. تخليق بوليمر pNIPAM
        ملاحظة: ينتج هذا التحضير 10 مل من محلول 1 جم / لتر ، وهو ما يكفي لتجارب 3-4.
        1. تحضير جهاز خط Schlenk. تأكد من أن قارورة ديوار الباردة مليئة بملاط من الثلج الجاف والأسيتون ، أو إذا تم استخدام مصيدة تبريد ميكانيكية ، فتأكد من وصول المصيدة إلى درجة حرارة مناسبة.
        2. في دورق دائري سعة 50 مل ، أضف 0.566 جم من ن- مونومر أيزوبروبيل أكريلاميد (NIPAM) ، 0.016 جم من عامل بلمرة نقل سلسلة تجزئة قابلة للانعكاس (RAFT) (فثاليميدوميثيل بوتيل تراثيوكربونات) ، 0.0008 جم من 2،2-azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN) و 10 مل من 1،4- ديوكسان. ضع قضيبًا في القارورة. قم بإغلاق القارورة بحاجز مطاطي ، ولفها بشريط من الفينيل ، وقم بإذابة المونومرات في 1.4-ديوكسان.
        3. قم بإجراء تفريغ الغاز من مضخة التجميد على النحو التالي: قم بتجميد المحلول عن طريق غمر القارورة المستديرة القاع في دورق ديوار يحتوي على ملاط ​​من الثلج الجاف والميثانول. بمجرد تجميد كل المواد ، استخدم مشعب الفراغ لخط Schlenk لتفريغ الدورق إلى ضغط داخلي أقل من 100 كيلو باسكال. اعزل القارورة وأذوبها تحت فراغ ثابت باستخدام الماء الدافئ. أعد القارورة إلى الضغط الجوي باستخدام مشعب النيتروجين لخط شلينك.
        4. كرر الخطوة 1.1.3 ثلاث مرات لتقليل تركيز الأكسجين الداخلي.
        5. استخدم النيتروجين في المحلول لموازنة الضغط على الغلاف الجوي. يُسخن الخليط إلى 85 درجة مئوية باستخدام حمام زيت ويقلب عند 200 دورة في الدقيقة لمدة 36 ساعة.
        6. إلى دورق سعة 50 مل ، أضف 40 مل من الهكسان. ثم يضاف خليط البوليمر إلى الهكسان بالتنقيط. يجب أن يترسب pNIPAM على شكل ندف أبيض.
          ملاحظة: مونومر NIPAM قابل للذوبان في الهكسان ، لكن pNIPAM له قابلية ذوبان ضعيفة في الهكسان.
        7. اسكب المزيج الغائم في قمع B & # 252chner لتجميع مسحوق pNIPAM الأبيض. انقل المسحوق إلى قنينة سعة 20 مل وضعها في فرن تفريغ الهواء طوال الليل لإزالة بقايا المذيب. يخزن في وعاء محكم الغلق في درجة حرارة الغرفة لحين الحاجة.
        1. تحضير جهاز خط Schlenk. تأكد من أن قارورة ديوار الباردة مليئة بملاط من الثلج الجاف والأسيتون ، أو إذا تم استخدام مصيدة تبريد ميكانيكية ، فتأكد من وصول المصيدة إلى درجة حرارة مناسبة.
        2. في دورق دائري سعة 50 مل ، أضف 0.057 جم من مونومر ferrocenylmethyl methacrylate (FMMA) ، 0.016 جم من عامل RAFT ، 0.0008 جم من AIBN و 10 مل من 1،4 ديوكسان. ضع قضيبًا في القارورة. قم بإغلاق القارورة بحاجز مطاطي ، ولفها بشريط من الفينيل ، وقم بإذابة المونومرات في 1.4-ديوكسان.
        3. قم بإجراء تفريغ الغاز من مضخة التجميد على النحو التالي: قم بتجميد المحلول عن طريق غمر القارورة المستديرة القاع في دورق ديوار يحتوي على ملاط ​​من الثلج الجاف والميثانول. بمجرد تجميد كل المواد ، استخدم مشعب الفراغ لخط Schlenk لتفريغ الدورق إلى ضغط داخلي أقل من 100 كيلو باسكال. اعزل القارورة وأذوبها تحت فراغ ثابت باستخدام الماء الدافئ. أعد القارورة إلى الضغط الجوي باستخدام مشعب النيتروجين لخط شلينك.
        4. كرر الخطوة 1.2.3 ثلاث مرات لتقليل تركيز الأكسجين الداخلي.
        5. استخدم النيتروجين في المحلول لموازنة الضغط على الغلاف الجوي. سخني الخليط إلى 85 درجة مئوية باستخدام حمام زيت وقلبه لمدة 10 ساعات.
        6. قم بإذابة 0.543 جم من NIPAM و 0.0002 جم من AIBN في 3 مل من 1،4 ديوكسان. أضف المحلول إلى القارورة تحت النيتروجين واتركه لمدة 30 دقيقة. سخني الخليط إلى 85 درجة مئوية باستخدام حمام زيت وقلبه عند 200 دورة في الدقيقة لمدة 36 ساعة أخرى.
        7. أضف 40 مل من الهكسان إلى دورق سعة 50 مل. ثم يضاف خليط البوليمر إلى الهكسان بالتنقيط. يجب أن يترسب p (NIPAM-b-FMMA) كمسحوق بني لأن مونومر FMMA له لون أصفر غامق.
          ملاحظة: مونومرات NIPAM و FMMA قابلة للذوبان في الهكسان ، ولكن p (NIPAM-ب-FMMA) ذوبان ضعيف في الهكسان.
        8. صب الخليط الأصفر الغائم في قمع B & # 252chner لتجميع p البني (NIPAM-ب-FMMA) مسحوق. انقل المسحوق إلى قنينة سعة 20 مل وضعها في فرن مفرغ طوال الليل لإزالة بقايا المذيب. يخزن في وعاء محكم الغلق في درجة حرارة الغرفة لحين الحاجة.

        2. عينة DLS وإعداد الكوفيت

        ملاحظة: يعد هذا القسم الكوفيت للجهد المطبق والعينة لقياسات DLS.

        1. قياس 10 ملغ من مسحوق البوليمر ويذوب في 10 مل من الماء منزوع الأيونات المصفاة (DI). ضعي الخليط في الثلاجة طوال الليل. عندما تكون جاهزًا لبدء التجربة ، احتفظ بالعينة على الجليد.
          ملاحظة: كان تركيز البوليمر المستخدم في هذه التجارب 1 جم / لتر ، لكن النطاق الأمثل للتركيزات لكل عينة سيكون فريدًا. أيضًا ، من أفضل الممارسات إبقاء البوليمر أقل من LCST حتى يصبح جاهزًا للاختبار.
        2. قص قطعتين من شريط نحاسي أحادي الجانب 6.3 مم × 7 سم (شكل 1). استخدم ملاقطًا لإلصاق كل قطعة بالجوانب المتقابلة من داخل كفيت عينة DLS ، بشكل عمودي على مسار الضوء. يجب أن يصل الجزء السفلي من الشريط بالقرب من قاع الكوفيت. اطوِ حواف الشريط النحاسي فوق الجزء العلوي من الكوفيت. تأكد من أن الشريط النحاسي قريب / ملفوف على الجزء العلوي من عينة الكوفيت لضمان اتصال كهربائي جيد. تأكد أيضًا من أن الشريط النحاسي لا يتصل بالملامسات المعدنية المرتبطة بمعدات DLS المستخدمة في قياسات زيتا المحتملة.
        3. اغسل الكوفيت بماء DI ثلاث مرات ، ثم امسح الماء الزائد باستخدام Kimwipe.

        3. الضوابط أداة DLS وإعداد

        ملاحظة: يوصى بإكمال ثلاثة عناصر تحكم قبل تشغيل كل تجربة DLS: (1) محلول ماء فارغ (2) قياس قياسي (3) للبوليمر قبل بدء منحدر درجة الحرارة أو الجهد المطبق. يرجى الرجوع إلى دليل الأداة قبل التشغيل للحصول على إرشادات حول إعداد عينة واختيار الإعدادات وتقييم العينة وجودة البيانات.

        1. نقل 1.5 مل من المذيب المصفى إلى الكوفيت. استخدم ماء DI.
        2. أدخل الكوفيت في حامل الكوفيت ، مع التأكد من محاذاة السهم الصغير الموجود أعلى الكوفيت مع حامل الكوفيت. إغلاق الغطاء.
        3. ضمن برنامج Zetasizer ، حدد قياس على شريط الأدوات. تم إعداد القياسات اليدوية لعناصر التحكم. تعيين درجة حرارة إلى نقطة البداية التجريبية. حدد 20 & # 176C لهذه التجربة.
        4. بمجرد أن يقول النص الموجود أسفل النافذة ، أدخل خلية واضغط على بدء عندما تصبح جاهزًا، اضغط على زر ابدأ المثلث الأخضر أعلى الشاشة. يبدأ هذا التجربة ، ولا ينبغي فتح حامل الكوفيت بعد ذلك.
        5. انقر فوق علامة التبويب عرض متعدد لمراقبة النتائج في الوقت الفعلي. مراقبة العينة وجودة البيانات باستمرار من خلال مراقبة معدل العد ووظيفة الارتباط. نظرًا لأن هذه العينة عبارة عن مذيب فقط ، فلا ينبغي ملاحظة أي إشارة واضحة تقابل وجود الجسيمات.
        6. أضف قطرتين من محلول قياسي إلى الكوفيت أو استخدم فقط التحكم في المياه ، وكرر الخطوات من 3.2 إلى 3.6. استخدم معيار حجم البوليسترين القابل للتعقب NIST 20 نانومتر لهذه التجربة.
          ملاحظة: إذا عرضت عمليات تشغيل التحكم في الماء أو المحلول القياسي بيانات غير متوافقة مع النتائج المتوقعة ، فاستكشف الخطأ وأصلحه وكرر حتى قراءة عناصر التحكم كما هو متوقع.
        7. اشطف الكوفيت وأضف البوليمر المصفى / محلول الاختبار. كرر الخطوات من 3.2-3.5. يجب مراعاة قياس واضح لمحلول الاختبار الأولي. من المستحسن القيام بذلك قبل أي منحدر درجة الحرارة أو الجهد المطبق لقياس خط الأساس.

        ملاحظة: يشير هذا القسم تحديدًا إلى عملية زيادة درجة الحرارة لأداة Malvern Zetasizer NanoZS DLS. قبل بدء التجارب ، يوصى بشدة بالرجوع إلى دليل الأداة على نطاق واسع للحصول على إرشادات حول اختيار خلية ، وإعداد عينة ، واختيار إعدادات القياس ، وتقييم العينة وجودة البيانات.

        1. ضمن برنامج Zetasizer (الإصدار 7.11) ، اختر ملف، ثم اضغط جديد لإعداد SOP جديد (الشكل 2).
        2. انقر نوع القياس لتحديد الاتجاه & # 62 درجة الحرارة & # 62 الحجم.
        3. في مادةاختر المادة المناسبة ومعامل الانكسار. يختار بروتين ومعامل الانكسار (RI) 1.450 لهذه التجربة. إذا كانت القيم الدقيقة لمؤشر الانكسار مطلوبة من أجل حساب أكثر دقة لتوزيع الحجم ، فيجب على المجرب تحديد معامل الانكسار لعينته بشكل تجريبي.
        4. في المشتتاختر المذيب المناسب. يختار ماء كمذيب في هذه التجربة.
        5. في زنزانة، اختر الكوفيت المستخدم. استخدم الأكواخ التي يمكن التخلص منها (DTS0012) لهذه التجربة.
        6. في تسلسل، يضع ابدأ درجة الحرارة و درجة حرارة النهاية. لتجارب التدفئة ، اضبط ابدأ درجة الحرارة عند 20 & # 176 درجة مئوية وتعيين درجة حرارة النهاية كـ 40 & # 176 ج. لتجارب التبريد ، اختر العكس. قم بإلغاء تحديد ملف العودة إلى درجة حرارة البداية علبة.
        7. حدد فترة زمنية لكل تغيير في درجة الحرارة. لهذه التجارب ، حدد 1.5 & # 176 ج.
        8. في مقاس القياس ، مجموعة وقت الموازنة. لهذه التجارب ، اضبط المدة على 120 ثانية. اختر عدد القياسات. اختر 3 قياسات و تلقائي لمدة القياس.
        9. احفظ SOP ، ثم أغلق الملف.
        10. إذا كان سيتم استخدام الجهد المطبق ، فقم بإعداد potentiostat (القسم 5) قبل المتابعة.
        11. بمجرد إعداد potentiostat ، أو في حالة عدم استخدام الجهد المطبق ، ارجع إلى برنامج Zetasizer وانقر قياس في شريط الأدوات ، ثم انقر فوق ابدأ SOP.
        12. بمجرد أن يقول النص الموجود أسفل نافذة SOP ، أدخل خلية واضغط على بدء عندما تصبح جاهزًا، اضغط على زر ابدأ المثلث الأخضر أعلى الشاشة. يبدأ هذا التجربة ، ولا ينبغي فتح حامل الكوفيت بعد ذلك.
        13. انقر فوق علامة التبويب عرض متعدد لمراقبة النتائج في الوقت الفعلي. مراقبة العينة وجودة البيانات باستمرار من خلال مراقبة معدل العد ووظيفة الارتباط. ارى الأشكال 3-5 للحصول على نتائج تجريبية تمثيلية.

        ملاحظة: يوصى باستخدام نفس الكمبيوتر لحجم الجسيمات وعمليات الفولتية المطبقة لمزامنة البيانات بالوقت وبالتالي تسهيل التقييم لاحقًا. يرجى الرجوع إلى أدلة أداة الجهد المطبقة للحصول على إرشادات حول إعداد الأسلاك واستشارة البرامج واختيار المعلمات المناسبة. تم استخدام Gamry potentiostat في هذه التجارب.

        1. قم بإعداد سلكين رقيقين بدرجة كافية لملاءمة الشق الصغير الموجود على الحافة اليمنى العلوية لمنطقة حامل الكوفيت DLS (الشكل 6). في أحد طرفي السلك المُجهز ، قم بفصل العزل للسماح بالتوصيل إلى potentiostat. على الطرف المقابل ، قم بتوصيل مشبك تمساح قصير بالسلك وقم بتوصيله بالكوفيت. تأكد من إغلاق غطاء عينة DLS.
        2. قم بربط الرصاص المرجعي الأبيض وقوة العداد الأحمر التي تؤدي معًا إلى أحد الأسلاك المعدة. قم بربط الرصاص الأخضر العامل ومُحسِّن العمل الأزرق يؤدي إلى السلك المُعد الآخر. بالنسبة لهذه التجربة ، لا تستخدم مستشعر العد البرتقالي وأسلاك القوة المحركة للأرض السوداء واتركها عائمة. لضمان عدم قصر الدائرة ، يجب ألا تلمس هذه الأسلاك أي سلك أو سطح موصل آخر.
          ملاحظة: لا يهم الجانب الذي يتصل به كل عميل متوقع.
        3. داخل شريط أدوات البرنامج ، انقر فوق تجربة، ثم انقر فوق الخيار هـ ـ الكيمياء الكهربية الفيزيائية، واختر قياس الاختلاط الزمني. لأغراض هذا البروتوكول ، استخدم جهدًا مطبقًا بسيطًا عن طريق تطبيق جهد واحد مع الاستجابة الحالية التي تم قياسها بمرور الوقت (أي قياس الاختلاط الزمني). بغض النظر عن المنهجية الكهروكيميائية المحددة ، يوصى بمراقبة استجابة النظام بمرور الوقت.
          1. يضع الخطوة السابقة, الخطوة 1، و الخطوة 2 الجهد مقابل المرجع. سيكون هذا هو الجهد المطبق عبر الحقل / الكوفيت بأكمله. يضع الجهد االكهربى إلى 1 V مقابل المرجع لجميع الخطوات الثلاث.
          2. يضع وقت تأخير الخطوة السابقة. بالنسبة لهذه التجارب ، اضبط على 0.5 ثانية للتأكد من استقرار النظام عند الجهد المطلوب قبل تسجيل الإشارة.
          3. اضبط الوقت لكليهما الخطوة 1 الوقت و الخطوة 2 الوقت. يتحكم هذا في المدة التي سيتم فيها تطبيق الجهد. اضبط كلاهما على 14400 ثانية للتأكد من أن الجهد المطبق سيستمر طوال تجربة DLS.
          4. يضع فترة العينة. هذا هو مدى تكرار قراءة الرسم البياني وتسجيل قيم التيار والجهد. استخدم 10.0 ثانية في هذه التجربة.
            ملاحظة: الإعدادات الأخرى ليست مهمة للبيانات المقدمة هنا. تم استخدام القيم الافتراضية في النظام.

          ملاحظة: يوضح هذا القسم تفاصيل التحليل الأولي لفهم البيانات التي تم الحصول عليها.

          1. استيراد البيانات إلى برامج تحليل البيانات والرسوم البيانية المفضلة.
          2. لكل عملية تشغيل ضمن مجموعة من القياسات عند درجة حرارة معينة ، حدد حجم حجم الجسيم للذروة ذات النسبة المئوية الأكبر للحجم.
          3. احسب المتوسط ​​والانحراف المعياري لحجم الحجم على القياسات الثلاثة المسجلة عند درجة حرارة معينة.
          4. لكل تجربة ، ارسم متوسط ​​الحجم & # 177 الانحراف المعياري على المحور ص (مقياس اللوغاريتمات) مقابل درجة الحرارة على المحور السيني (المقياس الخطي).
          5. استيراد بيانات Gamry الحالية للتحليل. ارسم البيانات الحالية مع الوقت على المحور السيني والتيار (في ميكرو أمبير) على المحور ص.
          6. لربط البيانات الحالية ببيانات حجم الجسيمات ، قارن الطابع الزمني لبيانات Zetasizer بالطابع الزمني الحالي لـ Gamry. هذا ممكن إذا تم جمع نوعي البيانات من نفس الكمبيوتر. خلاف ذلك ، المباراة الأوقات المسجلة على أفضل وجه ممكن.

          الاشتراك المطلوبة. يرجى التوصية بـ JoVE لأمين المكتبة الخاص بك.

          نتائج الممثل

          يتم تقديم إخراج الملف في الوقت الفعلي لكل تشغيل في منحدر درجة الحرارة كجدول ، كما هو موضح في الشكل 3. يمكن اختيار كل سجل بشكل مستقل لمعرفة حجم المجلد (الشكل 4) ومعامل الارتباط (الشكل 5). يعد توزيع حجم الجسيمات الحجمية (PSD) أكثر البيانات دقة لتفسير التوزيع العام و LCST ، ولكن يجب تقييم جودة البيانات عبر الرسم البياني للارتباط (الشكل 5) لتحديد ما إذا كان ينبغي استبعاد أي نقاط من التحليل. الرسوم البيانية الارتباط (الشكل 5) التي لها منحنى سلس بشكل عام تعتبر ذات نوعية جيدة ، حيث يجب مراعاة الرسوم البيانية غير السلسة أو البيانات منخفضة الجودة لاستبعادها في التحليل. تحتوي المنحنيات عند 24.5 & # 176 درجة مئوية على بعض النتوءات والقمم الطفيفة في المنحنيات ، ولكن يمكن أن يُعزى ذلك إلى التغيير السريع في تجميع البوليمر ، وبالتالي تم تضمين هذه البيانات. هذا يؤكد أن بيانات DLS التي تم جمعها في نظامنا المعدل في وجود الجهد هي ذات جودة مكافئة لبيانات DLS العادية.

          كما رأينا في الشكل 7 (الخطوط الحمراء) ، عرض pNIPAM LCST عند 30 & # 176 درجة مئوية ، وهي درجة حرارة قريبة من القيم الموصوفة في الأدب 4. بدون جهد ، كان pNIPAM قادرًا على التجميع والتفكيك ضمن نطاق درجة الحرارة المختبرة ، والعودة إلى حجمها الأصلي والإشارة إلى قابلية الانعكاس المتوقعة. مع الجهد (الشكل 7، خطوط سوداء) تحولت pNIPAM من كونها قابلة للذوبان إلى تجميع بحجم 2000 نانومتر ، ثم تم تقليلها إلى حجم حوالي 1000 نانومتر أثناء التبريد ، ولم تعد أبدًا إلى حالة الذوبان الأصلية. الشكل 8 يعرض البيانات الحالية من pNIPAM مع الجهد المطبق وتجارب التدفئة والتبريد المقابلة لـ الشكل 7 (خطوط سوداء). يعد الخط الأحمر العمودي عند 26 & # 176C نقطة انتقال رئيسية لـ pNIPAM حيث يتم ملاحظة تغيير المرحلة مع DLS. يوضح الخط الرأسي عند 40 & # 176 درجة مئوية أقصى درجة حرارة في قياسنا قبل دورة التبريد.

          كما رأينا في الشكل 9 (خطوط حمراء) ، ف (NIPAM-ب-FMMA) يحتوي على كتلة FMMA كهربيًا أظهر LCST عند 33 & # 176 درجة مئوية. بدون جهد ، ف (نيبام-ب-FMMA) كان قادرًا على التجميع والتفصيل ، والعودة إلى حجمه الأصلي. مع الجهد (الشكل 9، خطوط سوداء) ، LCST لـ p (NIPAM-ب-FMMA) إلى 28 & # 176 ج. مرة أخرى ، مع الجهد المطبق ، فإن p (NIPAM-ب-FMMA) لم يكن قادراً على التفكيك والعودة إلى حجمه الأصلي أثناء دورة التبريد. الشكل 10 يظهر البيانات الحالية من p (NIPAM-ب-FMMA) مع الجهد المطبق وتجارب التسخين والتبريد المقابلة لـ الشكل 9 (خطوط سوداء). الخط الأحمر العمودي عند 28 & # 176C أعلى بقليل من تغيير الطور الذي لوحظ مع DLS. الخط الرأسي عند 40 & # 176 درجة مئوية عند أقصى درجة حرارة في قياسنا قبل التبريد.

          يعد تقييم بيانات الاستجابة الحالية من الجهد المطبق أمرًا بالغ الأهمية لفهم استجابة الحجم. إذا لم تتم مراقبة التيار بعناية ، فسيتم إساءة فهم البيانات ومن المحتمل أن يساء فهمها. في تجربة واحدة معروضة في الشكل 11، ينقطع الجهد للداخل والخارج نتيجة ماس كهربائى عرضي. نتيجة لدائرة كهربائية قصيرة ، تم تطبيق الجهد بشكل عشوائي ومتقطع فقط ، مما أدى إلى اتجاه أكثر تشابهًا مع حالة عدم وجود جهد.


          الشكل 1: تم تعديل كوفيتات DLS التي يمكن التخلص منها عن طريق إضافة شريط نحاسي إلى الجانبين للسماح بالجهد المطبق. يمتد الشريط النحاسي إلى الأسفل ويتم لفه حول الجزء العلوي لضمان اتصال جيد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 2: لقطة شاشة لإعداد DLS SOP ، بما في ذلك إعداد التسلسل ومواصفات قياس الحجم وإجراءات إعداد الاتجاه. تعمل الشاشة الموضحة هنا كصفحة رئيسية حيث يمكن ملاحظة جميع الجوانب والصفحات الفرعية الأخرى الأكثر تحديدًا للبيانات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 3: مثال على عرض سجل لجمع البيانات في برنامج Zetasizer. تحتوي هذه السجلات على قياسات متعمقة لعوامل مثل الكثافة وحجم الحجم وبيانات الارتباط وجودة البيانات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 4: توزيع حجم حجم الجسيمات (PSD) لقياس واحد عند 31 & # 176 درجة مئوية من pNIPAM مع 1 فولت من الجهد المطبق. يمكن الوصول إلى هذه الشاشة عن طريق تحديد نقطة البيانات المطلوبة الموجودة في علامة تبويب عرض السجلات (الشكل 4) ويوفر معلومات مفصلة عن الحجم. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 5: بيانات الارتباط لتجربة مع وظائف ارتباط مقبولة وقابلة للتكرار لكل درجة حرارة في وجود الجهد المطبق. تم رسم وظائف الارتباط لثلاثة أشواط متكررة في ثلاث درجات حرارة مختلفة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 6: إعداد تجربة DLS باستخدام Gamry Potentiostat لتطبيق جهد ثابت على الحل. توضح هذه الصورة إعداد الأسلاك والتجميع العام للدوائر المطلوبة لهذا النظام. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 7: قطعة من حجم الجسيمات pNIPAM مقابل درجة الحرارة. الخطوط السوداء = الجهد المطبق ، الخطوط الحمراء = لا يوجد جهد ، نقاط البيانات المربعة = اتجاه التسخين ، نقاط بيانات المثلث = اتجاه التبريد. بدون الجهد المطبق ، كان LCST 30 & # 176 درجة مئوية أثناء التسخين و 24 & # 176 درجة مئوية أثناء التبريد. مع الجهد المطبق ، كان LCST 26 و # 176 درجة مئوية أثناء التسخين ولم يلاحظ أي تفكك أثناء التبريد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 8: البيانات الحالية من pNIPAM مع التدفئة والتبريد. الخط الأحمر العمودي عند 26 & # 176C هو LCST من pNIPAM حيث يتم ملاحظة تغيير المرحلة في بيانات DLS (الشكل 7). يوضح الخط الرأسي عند 40 & # 176 درجة مئوية وقت اكتمال التسخين وبدء التبريد. يشير المحور السيني إلى الوقت منذ بدء التجربة ، بالإضافة إلى درجة الحرارة في نقاط زمنية مختلفة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 9: قطعة الأرض p (NIPAM-ب-FMMA) حجم الجسيمات مقابل درجة الحرارة. الخطوط السوداء = الجهد المطبق ، الخطوط الحمراء = لا يوجد جهد ، نقاط البيانات المربعة = اتجاه التسخين ، نقاط بيانات المثلث = اتجاه التبريد. بدون الجهد المطبق ، كان LCST 33 & # 176 درجة مئوية أثناء التسخين و 28 & # 176 درجة مئوية أثناء التبريد. مع الجهد المطبق ، كان LCST 28 و # 176 درجة مئوية أثناء التسخين ولم يلاحظ أي تفكك أثناء التبريد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 10: البيانات الحالية من p (NIPAM-ب-FMMA) مع التدفئة والتبريد. الخط الأحمر العمودي عند 29 & # 176C أعلى بقليل من LCST لـ p (NIPAM-ب-FMMA) حيث لوحظ تغيير المرحلة في بيانات DLS (الشكل 9). يشير المحور السيني إلى الوقت منذ بدء التجربة ، بالإضافة إلى درجة الحرارة في نقاط زمنية مختلفة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.


          الشكل 11: دارة متصلة بشكل ضعيف تؤدي إلى خطأ في البيانات في تجربة pNIPAM. بيانات DLS ، في الصورة على اليسار ، تشبه البيانات من التجارب بدون جهد ، والتي يتم تفسيرها من خلال دائرة غير متصلة وغير كاملة. هذه النظرية الخاصة بالدائرة المتصلة بشكل ضعيف مدعومة ببيانات التيار المتناثرة ، في الصورة الصحيحة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

          الاشتراك المطلوبة. يرجى التوصية بـ JoVE لأمين المكتبة الخاص بك.

          مناقشة

          تطبيق الجهد على pNIPAM أو p (NIPAM-ب-FMMA) غيرت حلول تجميع البوليمر استجابة لدرجة الحرارة. مع كلتا المادتين ، عندما كان الجهد المطبق موجودًا ، ظل حجم البوليمرات و # 39 مرتفعًا حتى عندما تم تبريد المحاليل أقل من LCST. كانت هذه نتيجة غير متوقعة ، حيث أظهرت التجارب بدون جهد أن البوليمرات تعود إلى أحجامها الأصلية. تسمح لنا هذه التجارب باستنتاج أنه بالنسبة لنطاق درجة الحرارة لدينا ، ومع الجهد المطبق ، فإن تراكم البوليمر لا يمكن عكسه تمامًا ، بغض النظر عن المونومرات النشطة كهربيًا المضافة إلى pNIPAM.

          يمكن رؤية نتيجة أخرى مثيرة للاهتمام عند إجراء مزيد من التفتيش على الشكل 9 و p (NIPAM-ب-FMMA) تغييرات LCST. بدون جهد ، يبلغ الحد الأقصى لحجم الحجم حوالي 1000 نانومتر ، ويكون التجميع قابلاً للانعكاس. ومع ذلك ، مع الجهد المطبق ، يكون التكتل المستقر حوالي 100 نانومتر وغير قابل للعكس. قد يشير هذا إلى حالة تكتل مستقرة جديدة تتشكل بجهد مطبق مقارنة بغياب الجهد.

          قد توفر الاستجابة الحالية للجهد المطبق الثابت نظرة ثاقبة لاستجابة التجميع. نظرًا لأن الملفات ذات طابع زمني ، يمكن مطابقة التيار مع التغيرات النسبية في درجة الحرارة ، على الرغم من عدم وجود مسافات متساوية بين درجة الحرارة والوقت بسبب التحسين التلقائي في كل خطوة بناءً على كثافة التشتت وإعدادات التوهين في DLS. تشير بياناتنا إلى الزيادات الحالية مع درجة الحرارة ، ثم تبدأ في التناقص فورًا بعد مرور LCST. ترتبط الاتجاهات الواضحة بالوقت التقريبي للتجميع ، مما يُظهر مقاومة منخفضة في الحل ، مما يؤدي إلى تيار أقل. أثناء التبريد ، يزداد التيار ، لكنه لا يزيد بالسرعة التي كان عليها أثناء التسخين. تضيف البيانات الحالية معلومات ورؤية ثاقبة محتملة لسلوك البوليمر.

          نجحت منهجية تطبيق الجهد على قياسات توزيع حجم الجسيمات المشتتة للضوء الديناميكي. لوحظت الاختلافات في سلوك تجميع البوليمر المرتبط بقياسات توزيع حجم الجسيمات عندما كان الجهد المطبق موجودًا أثناء اتجاه منحدر درجة الحرارة مقارنةً بحالة عدم الجهد. كان السلوك المرصود موجودًا فقط عند استخدام كل من الجهد المطبق ومنحدر درجة الحرارة.

          الاشتراك المطلوبة. يرجى التوصية بـ JoVE لأمين المكتبة الخاص بك.

          الإفصاحات

          أعلن المؤلفون أنه لا يوجد اختلاف في الاهتمامات.

          شكر وتقدير

          يود المؤلفون أن يعترفوا بالدعم المالي المقدم من NSF (CBET 1638893) و (CBET 1638896) والمعاهد الوطنية للصحة (P20 GM113131) ومركز هامل للبحوث الجامعية في مقر الأمم المتحدة. علاوة على ذلك ، يود المؤلفون الاعتراف بمساعدة دارسي فورنييه للمساعدة في توصيل الكابلات وسكوت غرينوود للوصول إلى DLS.


          تشتت الضوء

          تبعثر الجسيمات الضوء ، هذه حقيقة أساسية وشيء نواجهه جميعًا يوميًا ، السماء زرقاء. يحدث هذا بسبب تشتت الضوء الأزرق بقوة أكبر من الضوء الأحمر بواسطة جزيئات الغلاف الجوي. إنهاء السطح سواء كان لامعًا أو غير لامع ناتج عن الجزيئات الموجودة في السطح.

          يمكن قياس زاوية تشتت الضوء وتواتر تشتت الضوء وشدة الانتثار المذكور لتحديد الحجم والشحنة والوزن الجزيئي للمواد. هذا هو جوهر العديد من تقنياتنا.

          بالنسبة إلى حيود الليزر وحيود الأشعة السينية (حيود الأشعة السينية بزاوية صغيرة (SAX) ، وحيود الأشعة السينية بزاوية واسعة (WAX)) ، فإننا نسخر مبدأ أن الجسيمات ذات الأحجام المختلفة لها توقيع فريد لتشتت الضوء ، لذلك عن طريق القياس الدقيق تشتت الضوء على نطاق واسع من الزوايا بحساسية عالية وبسرعة كبيرة يمكننا تحديد حجم الجسيمات / القطرات للمساحيق والمستحلبات والبخاخات والمعلقات. ومع ذلك ، عندما تدخل الجسيمات بشكل كبير في نطاق النانومتر ، هناك انخفاض كبير في كيفية تشتت الجسيمات للضوء. ينتشر جسيم 10 نانومتر 1 مليون مرة أقل من 100 نانومتر ، لذلك هناك نقطة يمكن عندها حتى عن طريق تقليل الطول الموجي لمصدر الضوء (مما يزيد من كمية التشتت) أن يتم تحليل تشتت الضوء بطرق بديلة. هناك العديد من النظريات التي يمكن أن تحدد تشتت الضوء من توزيع حجم الجسيمات (نظرية تشتت مي ، نظرية تشتت فراونهوفر ، نظرية تشتت رايلي) ، ويمكن لخوارزمية الانعكاس تحويل التشتت إلى توزيع الحجم.

          يمكننا أن ننظر إلى مادة النانو في الزوايا اليمنى لليزر وتتبع كيفية انتشار الجسيمات (تتحرك الجسيمات الصغيرة بسرعة أكبر من الجسيمات الكبيرة) ومن هذا تحديد معامل الانتشار الانتقالي وبالتالي الحجم (يُعرف هذا باسم تحليل تتبع الجسيمات النانوية ( NTA)) أو شاهد كيف يتغير الضوء المتناثر بمرور الوقت مع مرور الجسيمات عبره. إذا تغيرت بسرعة يمكن تحديد وجود جزيئات دقيقة ، جزيئات أكبر ببطء. هذا يشكل أساس التحليل الطيفي لارتباط الفوتون / تشتت الضوء الديناميكي.

          يتضمن تشتت الضوء الكهربي تمرير مجال كهربائي عبر سائل يجعل الجسيمات تتحرك. كلما زادت شحنة الجسيمات ، زادت سرعة تحركها. نمرر ليزرًا عبر الجسيمات ثم نعيد توحيد الضوء المتناثر مع جزء آخر من نفس الليزر الذي لم يتشتت. يسمح نمط التداخل الناتج بقياس دقيق للغاية لسرعة الجسيمات المراد قياسها.

          إذا قمنا بقياس تشتت الضوء كدالة للتركيز (للبوليمرات أو البوليمرات الحيوية) في مجموعة متنوعة من الزوايا يمكننا تحديد المعلومات التي تسمح لنا بتحديد الوزن الجزيئي للمادة المعنية ومعلومات عن هيكلها.


          نتائج ومناقشة

          DDLS من 4.1-ميكرومترم جزيئات اللاتكس.يوضح الشكل 2 DDLS لجزيئات لاتكس البوليسترين بقطر 4.1 ميكرومتر ومخطط تحليل البيانات. تم تخفيف الجسيمات (Polysciences) إلى تركيز 1 × 10 -6 جم / مل بالماء المقطر. تم وصف الجسيمات بأنها محايدة بشكل عام ولكن بشحنة سالبة مكثفة طفيفة. تم وصف إعداد DDLS وشروطه في وسيلة إيضاح الشكل 1. تم إجراء قياسات وظيفة الارتباط التلقائي المتغاير تحت تطبيق إشارة 30-V (القراءة الاسمية من الذروة إلى الذروة من مضخم الترددات اللاسلكية) عند 350 كيلو هرتز و τ من 60 ميكرو ثانية. كما يتم عرض الملاءمة الأسية لـ جمعيار(τ) ، على النحو المبين أعلاه. تم حساب التذبذبات الناتجة عن DDLS على أنها [(جمعيار(τ) /ج(τ)) - 1] وهي موضحة في الشكل 2أقحم. أنتجت FT للتذبذبات في الشكل 2 توزيعًا واحدًا بسرعة 6.45 × 10 -7 م / ث.

          DDLS من 1 × 10 -6 جم / مل 4.1 ميكرومتر من جزيئات اللاتكس في الماء المقطر (الموصلية ، 30 مللي ثانية / سم). كان الجهد المطبق 30 فولت (الاسمي ، من الذروة إلى الذروة ، كما تم قياسه من خرج مضخم التردد اللاسلكي) ، التردد = 350 كيلو هرتز ، τ = 60 ميكرو ثانية ، و θ = 90 درجة. للعرض ، تم إنشاء وظائف الارتباط التلقائي غير المتجانسة الطبيعية من البيانات الأولية للرابط باستخدام المعادلة جمعيار(τ) = [ج′ (τ) - ج′ (τ)τ = ∞]/[ج′ (τ)τ = 0 - ج′ (τ)τ = ∞]، أين ج(τ)τ = 0 هي القيمة في القناة الأولى للمرابط ، و ج(τ)τ = ∞ هي القيمة في قناة التأخير. (أقحم) التذبذبات الناتجة عن تطبيق التدرج الميداني. تم حساب التذبذبات على أنها [جمعيار(τ) /ج(τ)] - 1.

          تأثير المجال على سرعة العزل الكهربائي 2.98-ميكرومترم جزيئات اللاتكس. تم تخفيف جزيئات لاتكس البوليسترين (قطر 2.98 ميكرومتر ، العلوم التطبيقية) إلى تركيز 1 × 10 -6 جم / مل بالماء المقطر. تم وضع التعليق في خلية العينة. تم وصف الشروط الأخرى في الإعداد التجريبية. جمعت قياسات دالة الارتباط الذاتي في ظل تطبيق شدة مجال متغيرة. تم الحفاظ على هندسة خلية العينة وتردد المجال الكهربائي (350 كيلو هرتز) ثابتًا. النتائج معروضة في الشكل 3.

          أطياف DDLS من 1 × 10 -6 جم / مل 2.98 ميكرومتر جسيمات لاتكس كدالة لزيادة شدة المجال ، تتأرجح عند تردد 350 كيلو هرتز. قيم الجهد هي قيم الذروة إلى الذروة كما تم قياسها من خرج مضخم التردد اللاسلكي. كانت الشروط الأخرى هي نفسها التي تم وصفها في الشكل 2.

          في الشكل 3 ، يظهر التتبع العلوي جمعيار(τ) مع عدم وجود تطبيق ميداني ، وتظهر الآثار المتذبذبة تأثير تطبيق المجال الكهربائي / التدرج مع زيادة القوة. زاد عدد التذبذبات مع زيادة شدة المجال ، كما تنبأت Eqs. 8 أ و 8 ب. كما في الشكل 2 ، تم تركيب الوظائف الأسية على الفرد جمعيار(τ). تم حساب التذبذبات الناتجة عن تأثير العزل الكهربائي باستخدام المخطط الموصوف أعلاه.

          تحليل FT (الشكل 4أ) يُظهر في المقام الأول ذروة واحدة في مجال السرعة (الطيف العازل الكهربائي) لكل مجال مطبق. يتم توقع ذروة واحدة لأن العينة تحتوي على جزيئات أحادية الحجم. كما هو متوقع ، زادت السرعة مع زيادة شدة المجال. الشكل 4ب يوضح اعتماد السرعة المقاسة DDLS كدالة للتطبيق. نظرًا لأن التجارب أجريت في هندسة مجال ثابتة ، فإن الاختلافات تعكس اعتماد السرعة على شدة المجال المطبقة. يتم توقع خط مستقيم من المعادلة. 1. أظهر تحليل الانحدار انحدارًا قدره 2.6 × 10 -19 م 3 · V -2 لكل ثانية (مع ص 2 من 0.99). قيمة المنحدر هي قياس التنقل العازل الكهربائي. إنه نفس الحجم الذي تم توقعه من الحسابات التي أجراها مورغان وآخرون. (12) على جسيمات مختلفة الأحجام.

          (أ) ملف تعريف لمجال السرعة لـ 2.98 ميكرومتر من جزيئات اللاتكس (1 × 10 -6 جم / مل) كدالة لزيادة شدة المجال المتأرجحة عند تردد 350 كيلو هرتز. (ب) الاعتماد على السرعة المقاسة DDLS كدالة للتطبيق.

          تأثير تردد المجال على سرعة العزل الكهربائي 2.98-ميكرومترم جزيئات اللاتكس. تم قياس سرعة العزل الكهربائي لـ 2.98 ميكرومتر من جسيمات اللاتكس على عدة ترددات من المجال المطبق مع الحفاظ على شدة المجال والهندسة دون تغيير. النتائج موضحة في الشكل 5. تظهر السرعات حدًا أقصى بالقرب من MHz 1. تم الاستشهاد بملاحظات مماثلة (23) لاعتماد التأثيرات العازلة للكهرباء للجزيئات الكبيرة على تردد المجال الكهربائي.

          اعتماد سرعة العزل الكهربائي على تردد المجال المطبق لمحلول 2.98 ميكرومتر من جزيئات اللاتكس (1 × 10 -6 جم / مل). كان الجهد الاسمي من الذروة إلى الذروة 40 فولت (ص/ص) و τ = 100 ميكرو ثانية. كانت الظروف التجريبية الأخرى مماثلة لتلك الموصوفة للتين. 2 ، 3 ، 4.

          DDLS لمزيج من جزيئات لاتكس مكون من ثلاثة مكونات. تم تحضير خليط من 0.95- ، 2.98- ، و 4.1 ميكرومتر من كرات اللاتكس (Polysciences) بتركيزات 1 × 10 -6 ، 1 × 10 -6 ، و 5 × 10 -7 جم / مل ، على التوالي. تم إجراء القياسات تحت 40 فولت (ص/ص) بتردد 350 كيلوهرتز و τ 60 مللي ثانية. كانت الشروط الأخرى على النحو المبين أعلاه. يوضح الشكل 6 FT الناتج بثلاث قمم مميزة في مجال السرعة. تم تعيين القمم ، على التوالي ، من القيم المنخفضة إلى العالية إلى سرعة الجسيمات 0.95- و 2.98- و 4.1 ميكرومتر.

          طيف مجال السرعة لمزيج من 0.95- و 2.98- و 4.1 ميكرومتر من كرات اللاتكس (2: 2: 1 ، إجمالي 2.5 × 10 -6 جم / مل). شروط: الخامس = 40 فولت (ص/ص) ، التردد = 350 كيلو هرتز ، و τ = 60 مللي ثانية. كانت الشروط الأخرى مماثلة لتلك الموصوفة في الشكل 2.

          DDLS لمحلول خميرة الخباز. تم تعليق عينة من خميرة بيكر (0.5 جم في 100 مل ماء) في الماء وطردها عند 2000 × ز لمدة 10 دقائق. تم التخلص من المادة الطافية وتعليق الحبيبات (بواسطة دوامة) في 100 مل من الماء. تم تكرار العملية مرة واحدة ، وتم استخدام التعليق في قياسات DLLS. تم إجراء القياسات وتحليل البيانات على النحو المبين أعلاه. يوضح الشكل 7 الطيف الناتج من الخليط الذي تم جمعه عند 30 فولت (ص/ص) باستخدام ترددات 500 و 300 كيلوهرتز. تظهر البيانات أطياف أكثر تعقيدًا في FT. لن يكون تحسين الدقة في اكتشاف هذه المجموعات ممكنًا بدون تطبيق المجال غير المنتظم. تم تحديد قمم FT لتمثيل سرعات الأنواع المختلفة من خلايا الخميرة تحت الحقل.

          طيف مجال السرعة لمزيج من عينة خميرة بيكر. شروط: الخامس = 30 فولت (ص/ص) ، التردد = 350 أو 500 كيلو هرتز ، و τ = 60 مللي ثانية. كانت الشروط الأخرى مماثلة لتلك الموصوفة في الشكل 2.


          الاستنتاجات

          باختصار ، تم تصنيع BSA-NPs عبر طريقة إزالة الذوبان. كان لـ BSA-NPs المشوه بالحرارة تطبيقًا محتملاً كبيرًا لتوصيل الأدوية المحلية إلى القوقعة لعلاج أمراض الأذن الداخلية بسبب الحجم الصغير والتوافق الحيوي الجيد وسعة تحميل الدواء وملف تعريف الإطلاق المتحكم فيه. ستركز دراسات أخرى على تقييم BSA-NPs المحملة بالأدوية ، بما في ذلك بريدنيزولون. سنقوم بتقييم الحرائك الدوائية والديناميكا الدوائية وآلية التسليم في نموذج حيواني. كما تلقي BSA-NPs الضوء في علاج أمراض الأذن الداخلية التي تصيب الإنسان.


          شاهد الفيديو: فيزياء في دقيقة - ظاهرة التشتت المرن (قد 2022).