Desenlendirme Biyomoleküller Mikroelektronlar Kendinden monte mono tabakaları Zehirli

Bu prosedür, silikon bir alt tabaka üzerinde bir mikro elektrotun üretilmesiyle başlar. Mikrotübüllerin kirlenmesini önlemek için mikro elektrot ve alt tabaka üzerinde bir polietilen glikol kendi kendine düzenlenen tek tabaka oluşturulur. Ardından, rumin işaretli mikrotübüller hazırlanır.

Son olarak, elektroforez kullanılarak mikrotübüller desenlenmiş elektrotlar üzerine yerleştirilir. Merhaba, ben Texas A&M Üniversitesi Fizik Bölümü'ndeki Nana Laboratuvarı'ndan ve Biyomedikal Mühendisliği Bölümü'ndeki Moleküler Biyomekanik Laboratuvarı'ndan John Noel. Ben de Fizik Bölümü'nden ve Texas A&M Üniversitesi'ndeki Center Skill Science and Technology'nin direktörü Wil free Teza.

Ben Juan Quang, Texas A&M Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Moleküler Biyomekanik Laboratuvarı'nın direktörüyüm. Bugün size, kirlenmeyi önleyici (non-fouling) bir kendiliğinden düzenlenen tek tabaka (self-assembled monolayer) ile kaplanmış mikroelektrotların hazırlanma prosedürünü göstereceğiz. Laboratuvarımızda bu prosedürü, elektroforez kullanarak mikrotübül paketlenmesini incelemek için kullanıyoruz.

Hadi başlayalım. Başlangıç olarak, substrat olarak kullanmak üzere silikon gofretleri bir çizici veya gofret kesici ile 1 cm x 1,5 cm boyutundaki parçalar halinde kesin. Şimdi, substratları onları kaplayacak kadar aseton içeren bir behere yerleştirerek temizleyin ve substratların kurumasına izin vermeden beş dakika boyunca sonikasyon uygulayın.

Bunları taze aseton ile durulayın, ardından hemen tekrar izopropanol ile durulayıp kurutmak için nitrojen kullanın. Temiz altlıklar üzerine altın mikro elektrotları standart pozitif ton fotolitografi veya elektron demeti litografisi kullanarak imal edin. Desen geometrisini tasarlarken, her bir elektrot deseninin çapını 100 mikronun altında tutun. Polietilen glikol trimetoksisilan öz-düzenli tek tabaka veya peg SAM ile kaplanmasını sağlamak için, desenden 300 ila 500 mikrometre uzaklıkta konumlandırılmış, pedi elektrota bağlayan bir milimetrelik hatta sahip kontak pedleri ekleyin.

Rezist tabakasındaki desen geliştirildikten sonra, cımbız kullanarak kontak pedinden substrat kenarına kadar rezist üzerinde bir çizik oluşturun. Metal biriktirme işlemi sırasında, bu çizik elektrot ile substrat kenarı arasında elektriksel temas sağlanmasına olanak tanıyacaktır. Metal tabakasını biriktirmek için tercihen iki kaynağı olan bir biriktirme odası kullanılır.

Elektrotlar, iki nanometre krom ve ardından altı nanometre altın biriktirilerek oluşturulur. Vakum bozulmadan, hazne içine yerleştirilmiş bir kuvars kristal mikroterazi, biriktirme sırasında filmlerin kalınlığını ölçmek için kullanılabilir. Artık iyi havalandırılan bir alanda kendi kendine düzenlenen tek tabakayı hazırlamaya başlayabiliriz; fırını önceden 75 °C'ye ısıtın. 250 mililitrelik bir cam behere 20 mililitre toluen içerisine bir mililitre peg seline ekleyerek hazırlama çözeltisini hazırlayın.

Pipetle beş ila 10 kez yukarı-aşağı çekerek iyice karıştırın ve ardından pipetle 30 saniye boyunca karıştırmaya devam edin. Desen örneklerini, desenli yüzeyleri yukarı bakacak şekilde, çözeltinin içinde tamamen kaldıklarından ve beher tabanına eşit aralıklarla yerleştirdiklerinden emin olarak behere yerleştirin. Beheri fırına yerleştirin ve SAM oluşurken 18 ila 21 saat boyunca pişirin.

22 x 50 milimetrelik bir cam lam üzerine önce bir nanometre krom, ardından dört nanometre altın çöktürerek karşıt elektrodu hazırlayın. Karşıt elektrot, açık gri veya pembe tonlarında, neredeyse şeffaf olmalıdır. Temiz tutmak için karşıt elektrodu, kaplamalı yüzeyi yukarı bakacak şekilde bir Petri kabında saklayın.

Fırında 18 ila 21 saat beklettikten sonra, beheri fırından çıkarın. Toluen buharlaşmış olmalı ve desen örnekleri viskoz bir peg cline kalıntısı içinde kalmalıdır. Behere 20 milliliters toluen ekleyin ve örnekleri bir ila iki dakika boyunca bekletin.

Numuneleri beherin içinden çıkarın ve önce toluen, ardından izopropanol ile durulayın ve son olarak nitrojen ile kurutun. Bu aşamada numuneler temiz görünmeli ve SAM tabakası çıplak gözle görülmemelidir. Bu şekilde hazırlanan SAM'ler, serin ve kuru koşullarda saklandığında iki güne kadar kullanılabilir.

Başarısız SAM oluşumu, yüzeyde bulanık veya düzensiz renkli bir kalıntı kaplamasıyla sonuçlanır. SAM'ler hazırlandıktan sonra, tübülinin mikrotübüllere polimerizasyonuna başlayabiliriz. İşleme, işaretlenmemiş tübülin ve r-domine tübülini çözerek başlayın ve parlak mikrotübüller elde etmek için bunları derhal iki birim işaretlenmemişe bir birim işaretli oranında birleştirin.

Pipetle birkaç kez yukarı-aşağı çekerek iyice karıştırın. Ardından, tubulini 37 °C sıcaklıktaki bir su banyosunda 20 ila 40 dakika boyunca polimerize edin. 20 µM Taxol'ü pipee tamponu ile karıştırarak bir pipes Taxol tamponu hazırlayın.

Pipetle birkaç kez yukarı aşağı çekerek ve vorteksleyerek iyice karıştırın, ardından tüpü 37 °C'ye ısıtılmış benmariye yerleştirin. Polimerizasyon sonrası, mikrotübülleri ılık Taxol tamponu ile seyreltin ve ışıktan koruyun. Mikrotübül polimerizasyonunun başarılı olduğunu ve mikrotübüllerin birkaç dakikalık floresan eksitasyon altında stabil kaldığını doğrulayın.

Tübülinin mikrotübüllere polimerizasyonu tamamlandıktan sonra, hazırlanan mikrotübülleri bir oksijen yakalayıcı karışım ile görüntüleyin. Şimdi, elektroforez ile MTS desenlendirmeye başlayalım. Başlamak için, çift taraflı bandı bir lam üzerine yerleştirip bir jilet yardımıyla keserek ince şeritler haline getirin ve desenli Sam kaplı örneğin üzerine, elektrot şeritlerin arasında kalacak ve bağlantı yolu banda dik yönde ilerleyecek şekilde iki şerit çift taraflı bant yerleştirin.

Karşıt elektrodu, numunenin kenarı karşıt elektrotu yaklaşık üç milimetre kadar aşacak şekilde, metal tarafı banda değecek biçimde çift taraflı bandın üzerine yerleştirin. İzolasyonlu bakır mıknatıs telinden birkaç adet 15 santimetrelik parça kesin ve her iki uçtan bir santimetrelik izolasyonu soyun. Karşıt elektrotla elektriksel temas kurmamaya dikkat ederek, substratın açıkta kalan altın alanına bir tel sabitlemek için küçük bir damla gümüş boya kullanın.

Şimdi, karşıt elektroda ikinci bir teli tutturmak için gümüş boya kullanın. Gümüş boya ile tutturulan elektrot telleri, bant yardımıyla numunelere daha sıkı bir şekilde sabitlenebilir. Ardından, bir pipet kullanarak istenen dilüsyondaki mikrotübülleri ekleyin, 20x büyütmede görüntüleyin ve voltaj uygulamadan önce silikon gofret üzerindeki deseni belirleyin.

Akış odasının derinliği nedeniyle, akış odasının üst yüzeyini görüntülemek için uzun çalışma mesafeli objektifler gerekebilir. Örnek yüzeyi ile akış odasının üst yüzeyi arasındaki mesafe, bandın kalınlığı ile belirlenir ve yaklaşık 60 ila 100 mikrometre civarında olmalıdır. Bir volta kadar voltaj uygulayın ve mikrotübüllerin göçünü gözlemleyin.

Mikrotübüllerin tersinir şekilde yakalanması isteniyorsa, yanal kaymayı önlemek için akış odasını oje ile mühürleyin ve yaklaşık 0.5 volt değerine kadar daha düşük voltajlar kullanın. Mikroskobun dikey odak düzlemi ayarlanarak göç takip edilebilir; uygulanan voltajlar yaklaşık 0.9 ile 1.2 volt arasındayken mikrotübüller elektrot yüzeylerinde lokalize olur.

Daha yüksek voltaj, göçü hızlandıracak ve adezyonu güçlendirecektir, ancak aşırı voltaj elektrolize neden olacak ve depolimerizasyonu tetikleyecektir. Mikrotübüller, SAM kaplamanın mikro elektrotlar üzerinde mikrotübül absorbsiyonunu önlemesi nedeniyle, MT desenleme için SAM kaplı mikro elektrotların nasıl hazırlanacağını size göstermiş olduk. Bu prosedür, mikrotübüllerin tersinir desenlemesi için de kullanılabilir.

Ayrıca, bu süreç sadece mikrotübüllerle sınırlı değildir, genel olarak biyomoleküllerin desenlenmesi için de kullanılabilir. İşte böyle. İzlediğiniz için teşekkürler, deneylerinizde başarılar dileriz.