Bu çalışma ve / veya yayın için destek Bilim Sanat Fairfield Üniversitesi College Enstitüsü ve Fen Bilimleri, Fairfield Üniversitesi Fakültesi Araştırma Grant, bir Cottrell Koleji Bilim Ödülü Research Corporation Bilim Geliştirme, Fen Fairfield Üniversitesi Koleji tarafından sağlanan Fairfield Üniversitesi Kimya ve Biyokimya Bölümü. Biz minnetle Bu genel araştırma alanının açısından çok yararlı fikir ve tavsiye için Jean Marie Wallace kabul. Buna ek olarak, biz çok özel tüm geçmiş, akım ve Harper-Leatherman Araştırma Laboratuvarı gelecekteki lisans araştırmacılara teşekkür uzatmak.

Özel güvenlik gözlükleri, laboratuar ceket ve laboratuvar eldiven işlem sırasında her zaman giyilmelidir. koruyucu gözlük veya gözlük olmadan kritik nokta kurutma cihazı kesinlikle çalıştırmayın. tetrametoksisilan, metanol, etanol, aseton ve amonyak içeren Bütün çözeltiler, bir çeker ocak içinde işleme tabi tutulmalıdır. 1. Buffer ve CYT olun. C Çözümleri <ol><li> ilk önce, potasyum fosfat monobazik ve 2.72 gr ağırlığında ve 500 mL&#39;lik volumetrik bir şişeye kullanılarak su içinde eritilmesi ile 0.04 M potasyum fosfat monobazik, 500 ml hazırlamak pH 7, 40 mM potasyum fosfat tampon yaklaşık 750 ml yapmak için. </li><li> potasyum fosfat dibazik ve 3.48 g tartılması ve 500 mL&#39;lik volumetrik bir şişeye kullanılarak su içinde eritilmesi ile 0.04 M potasyum fosfat dibazik, 500 ml hazırlayın. </li><li> Bir karıştırma çubuğu ile büyük behere çift bazlı tuz solüsyonu dökün ve bir karıştırma plakası üzerinde çözeltisi karıştırma başlatıldı. </li><li> Yavaş yavaş monobazik tuz s bölümlerini eklemekpH 7.00 olana kadar bir pH elektrodu ve metre ile pH&#39;ı izlerken dibazik tuz çözeltisine Ç ÖZÜM. monobazik bir tuz çözeltisi yaklaşık 250-300 mi kullanılacaktır. </li><li> Cam sintilasyon flakon cyt. C ve yerin yaklaşık 0.023 gr tartılır. Bir mikropipet kullanarak hazırlanan potasyum fosfat tampon maddesi, 2.000 ul ekleyin ve sonra yavaşça katı madde kırmızı Cyt tüm kadar karıştırın çözüm girdap. C çözeltisi içine çözündürüldü ve parçacıklı madde olmaya devam etmektedir. </li><li> Elde Cyt. C çözeltisine 20 ul alın ve bir 1 cm yol uzunluğu plastik küvete ilave edin. Hazırlanan tampon 3 ml ekleyin. </li><li> Referans hücrede tampon kullanarak 300-700 nm UV-vis spektrum atın. CYT kullanın. Cı absorbans (A) 106.100 M-1 cm-1 409 nm, yok olma katsayısı 31 (ε) olarak, küvet yol uzunluğu (I) ve Beer-Lambert kuralına konsantrasyonunu tespit etmek için (c) çözeltisi (A = εlc). </li><li> Geri orijinal hazırlanan çözeltinin konsantrasyonunu hesaplamak. 2 ml hazırlanmış cyt. C çözümü mM 0,9-0,7 arasında konsantrasyon genellikle. </li><li> Bir sintilasyon şişenin içine 0.72 mM hazırlanan cyt. C çözümü 117 ul pipetleme 0,105 mM 800 ul orijinal hazırlanan cyt. C çözümü sulandırmak. Sonra hazırlanan tampon 800 ul (bu durumda 683 ul) dengesini ekleyin. karıştırmak için girdap. Kesin hacimleri, orijinal hazırlanan Cyt tam konsantrasyonuna bağlı olarak değişecektir. Cyt hacmi c çözeltisi. Pipeti (800 ul * 0,105 mm) olarak hesaplanır C / (orijinal Cyt. MM C konsantrasyonu). </li><li> Orijinal hazırlanmış ve sulandırılmış CYT saklayın. C çözümleri 2-8 ° C&#39;de buzdolabında en fazla iki hafta boyunca Kullanıma hazır olana kadar. </li></ol> 2. Sentez Silika (SiO2) Sol <ol><li> tek kullanımlık 50 ml&#39;lik polipropilen beher Etiket &#39;Beaker A &#39;. Bir analitik denge tava behere koyun ve beher içine 1.88 gr Tetrametoksilan eklemek için bir cam Pasteur pipet kullanın. Sıfır bakiye ve ardından &#39;Bardak A&#39; içine metanol 2.88 g pipetle. </li><li> Parafilm ile kapağı &#39;Bardak A&#39;. </li><li> tek kullanımlık 50 ml&#39;lik polipropilen beher &#39;Bardak B&#39; etiketleyin. bir analitik terazi tavaya bir manyetik karıştırma çubuğu ve yer ekleyin. 0.75 g su ve 3.00 g metanol eklemek için bir cam pipet kullanın. </li><li> Parafilm ile kapağı &#39;Bardak B&#39;. </li><li> daha sonra karıştırılırken karışım içine kapak Parafilm ile 28,0-30,0% amonyum hidroksit çözeltisi 5 ul eklemek için bir şırınga kullanın davlumbaz içine bir karıştırma plakası üzerinde &#39;Bardak B&#39; içeriğini karıştırmaya başlayın. </li><li> En kısa sürede adım 2.5 tamamlanır tamamlanmaz, &#39;Bardak B&#39; için &#39;Bardak A&#39; içeriğini ekleyin. Parafilm kaplı ise 20 dakika boyunca karıştırın. </li></ol> 3. Jel Kalıpları hazırlayın Not: Oradasilis sol karışımı adım 2.6 karıştırma iken jel kalıp hazırlamak için zamanı. <ol><li> ve ilgili kapaklar (dipleri kapalı dilimlenmiş ile 16 mm x 57 mm, birim boyutu 6.5 ml) 8-9 polipropilen sintilasyon şişeleri kazanır. jel üzerinde oluşturmak ve plastik ambalaj kapağı içinde bozulmadan kalır emin üzerine kapağı yerleştirmek için düz bir yüzey oluşturmak için şişenin kapağı ucuna plastik wrap koyun. </li><li> tezgah üstünde kap sonu şişeleri aşağı kadar satır ve yukarı bakacak şekilde dipleri açtı. </li></ol> 4. CYT hazırlayın. C -Silika Sol-jel <ol><li> sol karıştırılması (aşama 2.6) tamamlanmasından sonra, temiz bir kağıt, 50 ml polipropilen deney şişesine sol karışımı 3 ml ekleyin. </li><li> Yavaş 0,105 mM seyreltildi Cyt. ~ 1 dakika boyunca 3 ml Sol karışımına C çözeltisi (aşama 1.9 yapılmış) 500 ul açılan bir cam Pasteur pipet kullanın. CYT eklenirken, karışımın hafifçe girdap emin olun. C, büyük oluşumunu önlemek içinkırmızı kümeleri. Teorik olarak 3500 ul, hemen sol mi Cyt. C konsantrasyonu, 15 uM 0.105 mM Cyt. C çözeltisi 500 ul seyreltilmesiyle, miktarlar katkı maddesi olduğunu varsayarsak. </li><li> Pipetleyin her Hazırlanan kalıbın içine çıkan cyt. C silis sol 0.5 ml. Ayrıca, süper kritik kurutma işlemi esnasında kontrol örnekleri olarak kullanmak için bir veya iki kalıplar içine geri kalan &#39;düz silika solüsyonunun 0.5 mL pipet. </li><li> Parafilm ile kalıpların yüzü yukarı deliklerin üstünü ve sol-jel üretmek için (~ 2-8 ° C) gece veya en az 12 saat buzdolabında koydu. </li><li> buzdolabından kalıpları atın. Bir CYT içeren bir kalıbın üst Parafilm çıkarın c sol-jel.; Ayrıca alttan kapağı ve plastik kaplamayı çıkarmaya. </li><li> kalıba bir yıkama şişesinden bazı etanol ilave edildikten sonra, dikkatlice kalıp dışarı ve temiz bir 20 ml&#39;lik cam sintilasyon şişesi cont içine jel itmek için bir şırınga pistonu dairesel bir disk ucunu kullanınetanol, yaklaşık 5 ml Tahliye. </li><li> Cyt tüm kadar bu jel çıkarma işlemini (4.5 ve 4.6 adımları) tekrarlayın. C jeli şişeye ilave edilir ve silika jellerinin tümü ayrı bir şişeye ilave edilir. Cyt. C jel birden fazla konsantrasyon yapılmış ise, ayrı flakon içinde bir araya jeller gibi saklamak için emin olun. Sonra 2-8 ° C arasında etanol, şapka ve mağaza ile en üstüne şişeleri doldurun. </li><li> Gün boyunca her dört saatte bir, buzdolabından jeller kaldırmak jeller kapalı etanol süzün ve taze etanol ile değiştirin. </li><li> Ek üç gün boyunca, boşaltılması ve taze aseton günde üç kez ekleyerek, aseton ıslak sol jeller daldırın. </li></ol> 5. süperkritik Kuru Sit. C -Silika Sol-jeller <ol><li> 8 ° C&#39;ye bağlı bir sirkülatörün sıcaklığı ayarlanarak 10 ° C&#39;ye kadar bir kritik nokta kurutma makinesinin (Şekil 1 e bakınız) soğutun. </li><li> Cihaz r var bir kere10 ° C eached, aseton ile bir transfer tekne doldurma ve aparatın içine mühürlenerek aygıtı üzerinde bir sızıntı testi gerçekleştirin. <ol><li> aparatın dolum vanasını açın ve cihaz yarım-dolana kadar karbondioksit ekleyin. </li><li> dolum vanasını kapatın ve o-ringler veya mühürler bozulan olabilir kapı ve vanalar tıslama için dikkatle dinleyin. </li><li> Bir sızıntı bulunursa herhangi bir O-halkalarını veya contaları değiştirin. </li></ol></li><li> Kaçak testi tamamladıktan sonra, davlumbaz ve drenaj içine aseton ve karbondioksiti serbest bırakmak için tahliye vanasını açın. Sonra aparat transfer tekne kaldırın. </li><li> Cihaz kaçak ücretsiz emin olduktan sonra, dikkatlice aktarma teknenin üç uzun bölüme, aseton çoğu ile birlikte, sintilasyon şişeleri ıslak jeller dökün (örnek sepet ya da gazlı bez kapakları gerekli değildir). Delicately itin ve tüm jeller tamamen i sular altında olduğundan emin olmak için forseps ile tekne içinde jeller taşımakn, aseton. aparatın içine tekne sızdırmazlık önce gerekirse daha fazla aseton ekleyin. </li><li> Daha sonra, karbondioksit eklemek kısa sürede karbondioksit ile karıştırma aseton aparatı pencereden aparatın dibine batan oldukları gözlemlenmiştir olarak beş dakika aseton serbest bırakmak için boşaltma vanasını açmak için aparatın dolum vanasını açın. aparat, karbon dioksit ile doldurulur önce doldurma valfi boşaltma sırasında gerekli olduğu ölçüde, açık kalmalıdır aparat boşaltma açık bile doldurmaya devam etmesi için alt aseton Bu seeping, ortaya çıkar. </li><li> Tahliye vanasını kapatın. biraz açık kırık dolgu valfini tutun. </li><li> Beş dakika sonra, cihaz, tüm tahliye süre boyunca tam olarak kalacak şekilde yeterince açılabilir tekrar beş dakika için tahliye vanasını açın ve dolum valfı ayarlayın. , Tahliye vanasını kapatın doldurma vanası açık kırık tutmak, o zaman bu drenaj adımı bir kez daha tekrarlamak beşDaha sonra dakika. </li><li> Bu ilk üç boşaltma adımlarının ardından, yaklaşık en az altı saat süresi üzerinde her 40 dakika jeller içindeki sıvı karbon dioksit tarafından aseton tam değiştirilmesini sağlayan bir seferde 5 dakika boyunca drenaj açın. Her zaman aparatta sıvı seviyesi asla boşaltma sırasında teknenin üst altına düşerse, böylece her drenaj sırasında yeterince açık olmasını dolum vanasını ayarlayın. </li><li> Bir kez drenaj adımlar tamamlandıktan, dolgu vanasını kapatın ve seviye cihazı pencereden bakarak sadece teknede dişleri üzerinde görünür kalır, böylece sıvı karbon dioksiti boşaltın. </li><li> Sağlamak için 40 ° C&#39;ye kadar bir aparat sirkülatörün sıcaklığını ayarlama bu kritik sıcaklık ve basıncının üstünde sıvı karbon dioksit, yükselir (T C = 31 ° C; P P = 7.4 MPa) arasındadır. </li><li> Yaklaşık 15 dakika sonra sıvı menisc cihaza uygun bir cihaz pencereden süper kritik akışkan, sıvı geçişi gözlemlemekTeknenin dişleri üzerinde bize kaybolur. dengeleme süresi, en az 15 dakika, daha sonra, süper kritik akışkanın serbest başlaması havalandırma vanası küçük bir miktar açık izin verin. </li><li> yaklaşık 45 dakikalık bir süre boyunca, serbest akışkan bir sabit, ama çok düşük bir tıslama duyulabilir şekilde aşamalı olarak boşaltım valfı daha geniş ve daha geniş açmaya devam ve basınç göstergesi yavaşça sıfıra düşeceği görülmektedir. </li><li> aparatın basınç sıfıra geçtikten sonra, cihaz kapıyı açmak tekne kaldırmak ve temiz bir cam sintilasyon şişeleri yeni kurutulmuş aerojel yerleştirmek için forseps kullanabilir. </li></ol> 6. karakterize Sit. C -Silika UV-görünür ve Dairesel Dikroizm (CD) ile Aerogels Spektroskopisi <ol><li> UV-Visible spektrofotometre veya CD spektrometresi ışın yolunda aerojel yekpare tutmak için bir karton platformu hazırlayın. <ol><li> Böyle labo bir kutudan karton (hafif karton 2.5 cm x 2.5 cm parça kesipratory doku), sonra tekrar kesme tarafından oluşturulan iki flep, kat, yarıya kadar kat kesmek, ikiye katlayın. </li><li> ortada bir 1,5 cm x 1,5 cm kare delik ile, hafif karton 5 cm x 5 cm parça kesin. Sonra 0.5 cm x 0.5 cm beklemeye boyutunu azaltmak için siyah elektrik bandı kullanın. </li><li> Küçük bükük yüzey bir aerojel monolit için oluşturulan böylece karton 5 cm x 5 cm parçasının karşı katlanmış ve kesim karton kanatlar 0,5 cm x 0,5 cm delik doğrudan önünde oturmak için bant (bakınız Şekil 2) . Delik ışın yolu ile uyumlu olacak şekilde daha sonra UV-görünür spektrofotometre ile karton geri parça bantlayın. </li></ol></li><li> bir mikrometre ile, yol uzunlukları kullanılacak jeller, kalınlığı ölçülür. </li><li> karton platformunda bir jel yerleştirin ve UV-görünür spektrofotometre referans bölmesindeki hava ile 300-800 nm bir spektrumu ölçmek. </li><li> Polinom, A = a Fit </em&gt; λ n absorbans (A), arka saçılma kaynaklanmaktadır dalgaboyu (λ) bölgesinde, ~ 700-800 nm. Katsayısı arasında bir sayı, tipik olarak uygun olan yaklaşık 1 x 10 8 x 10 6 1 ve n katsayısı 2 ve 3 ~ arasında bir sayı, tipik olarak uygundur. </li><li> Uyum elde edilen katsayılar, a ve n kullanarak, diğer dalga boylarında dağılım hesaplayın. </li><li> Bir dağılım düzeltilmiş spektrum elde etmek için ham spektrumun bu hesaplanan dağılım arka plan absorbans çıkarın. </li><li> aerojelin Soret tepe tepe yüksekliği, tepe merkezi ve tepe genişliğini belirlemek için uygun bir yazılım (gram / AI 8.0) kullanılarak 490 nm ila 370 aralığında bir Gauss eğrisi ile dağılım çıkarılır spektrumu takın. </li><li> Yol uzunluğu (l) 106100 M sönüm katsayısı 31 (ε) için jel ölçülen kalınlığı kullanılarak Beer-Lambert Kanunu uygulamak -1 cm -1 </sup&gt; ve Soret tepe yükseklik (A), aerojel (A = εlc) &#39;de Cyt. C konsantrasyonu (c) hesaplamak için. </li><li> Hesaplanan CYT karşılaştırın. C konsantrasyonu konsantrasyonu teorik jel (15 uM) içinde aerojel dahilinde cyt. C canlılığı tespit etmek için. Tipik yüzde canlılıkları% 100&#39;e yakın, ancak canlılıkları hesaplama CYT tükenme katsayısı biraz daha farklı olması tahmin edilmektedir solüsyon 31 cyt. C tükenme katsayısı dayanmaktadır çünkü sadece tahmin olduğu unutulmamalıdır. bilinmemektedir aerojel c. </li><li> Lambayı açmadan önce en az 5 dakika CD enstrüman çalıştırın azot. </li><li> Delik ışın yolu ile uyumlu olacak şekilde CD spektrometresi karton tutucu bantlayın. </li><li> Üç taramaların bir ortalamasını alarak 100 nm / dk&#39;da 350-500 nm karton tutucu hiçbir şey ile sürekli dalga boyu boş spektrumu ölçmek. </li><li> karton platformunda bir jel (daha önce adım 6.2 ölçülen kalınlık) yerleştirin ve üç taramaların bir ortalamasını alarak, 100 nm / dk&#39;da 350-500 nm bir spektrumu ölçmek. </li><li> ilgi tüm aerojel yekpare için UV-görünür ve CD ölçümleri tekrarlayın. </li></ol> 7. CYT ile Nitrik Oksit varlığı (NO) Gaz Algılama. C -Silika Aerogels DİKKAT: NO çalışma tehlikelidir ve tüm YOK gaz davlumbaz içine davlumbaz ele veya bitkin alınmalıdır. NO sürekli maruz kalma YOK hava ile temas ettiğinde oluşturacak gibi son derece zehirli nitrojen dioksit ve / veya azot tetroksit dokulara toksiktir. HAYIR suyla temas ettiğinde ısı ve korozif gazlar da üretilmektedir. <ol><li> iyi havalandırılan bir davlumbaz içinde 8 L nitrik oksit silindiri (% 10 nitrik oksit,% 90 azot) yerleştirin ve 4 psi basınç ayarlayın. </li><li> 6 ps ayarlanmış bir azot silindir (basınç hem nitrik oksit silindirine ve boru bağlayıni) ve T-valf boru uçlarını bağlamak () Şekil 3a bakın. </li><li> Deney için bir aerojel tek parça seçin ve bir mikrometre ile kalınlığı (veya yol uzunluğunu) ölçün. </li><li> plastik kapaklı bir tek kullanımlık küvet içinde aerojeli (~ 3 mm kalınlığında) yerleştirin ve spektrofotometre içine küvet koydu. küvete sığacak şekilde gerekirse hafifçe aerojeli kesin. </li><li> Küvetin plastik kap, T valf çıkışına bağlı bir, (Şekil 3B), davlumbaz içine egzos olarak hizmet etmek üzere bir tübe bağlı bir İki şırınga iğneleri yerleştirin. boru ve küvete kapağa iğneler mühür Parafilm kullanın. </li><li> Referans hücrede boş atılabilir küvete koyun. </li><li> aerojel önce deney başlamadan ışın yolunda yatıyor olmasını sağlamak için aerojel küvet konumunu ayarlayın. </li><li> 800 ile 300 nm arasında bir ilk spektrum al. </li><li> 4 absorbans arasındaki farkı izleme14 nm ve 408 nm &#39;de absorbans hiçbir zaman azot ya da nitrik oksit / azot karışımı o kadar yüksek akış hızı olduğundan emin olduktan belirlenen zaman aralıklarında, nitrojen ve nitrik oksit / azot karışımı arasında geçiş yapmak için, T-valf döndürerek aerojel küvet içinde dolaşır. </li><li> maruziyet çevrim tamamlandıktan kez, 800 ila 300 nm arasında bir son spektrumu al. </li><li> ortalama bir algılama yanıt almak için üç ila dört monolitten işlemi tekrarlayın. </li></ol>

<ol>
	<li>Pettigrew, G. W., Moore, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cytochromes c. Biological Aspects. , (1987).</li><li>Moore, G. R., Pettigrew, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cytochromes c. Evolutionary, Structural, and Physicochemical Aspects. , (1990).</li><li>Scott, R. A., Mauk, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cytochrome c: A Multidisciplinary Approach. , (1996).</li><li>Wallace, J. M., Rice, J. K., Pietron, J. J., Stroud, R. M., Long, J. W., Rolison, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica+nanoarchitectures+incorporating+self-organized+protein+superstructures+with+gas-phase+bioactivity.">Silica nanoarchitectures incorporating self-organized protein superstructures with gas-phase bioactivity.</a> Nano Lett. 3 (10), 1463-1467 (2003).</li><li>Wallace, J. M., Dening, B. M., Eden, K. B., Stroud, R. M., Long, J. W., Rolison, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver-colloid-nucleated+cytochrome+c.+superstructures+encapsulated+in+silica+nanoarchitectures.">Silver-colloid-nucleated cytochrome c. superstructures encapsulated in silica nanoarchitectures.</a> Langmuir. 20 (21), 9276-9281 (2004).</li><li>Wallace, J. M., Stroud, R. M., Pietron, J. J., Long, J. W., Rolison, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+particle+size+and+protein+content+on+nanoparticle-gold-nucleated+cytochrome+c.+superstructures+encapsulated+in+silica+nanoarchitectures.">The effect of particle size and protein content on nanoparticle-gold-nucleated cytochrome c. superstructures encapsulated in silica nanoarchitectures.</a> J.Non-Cryst. Solids. 350, 31-38 (2004).</li><li>Rolison, D. R., Wallace, J. M., Pietron, J. J., Rice, J. K., Stroud, R. M. U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> US Patent. , (2007).</li><li>Harper-Leatherman, A. S., Wallace, J. M., Rolison, D. R., Minteer, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytochrome+c.+stabilization+and+immobilization+in+aerogels.">Cytochrome c. stabilization and immobilization in aerogels.</a> Enzyme Stabilization and Immobilization: Methods and Protocols. 679, 193-205 (2011).</li><li>Harper-Leatherman, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simplified+procedure+for+encapsulating+cytochrome+c.+in+silica+aerogel+nanoarchitectures+while+retaining+gas-phase+bioactivity.">Simplified procedure for encapsulating cytochrome c. in silica aerogel nanoarchitectures while retaining gas-phase bioactivity.</a> Langmuir. 28 (41), 14756-14765 (2012).</li><li>Hitihami-Mudiyanselage, A., Senevirathne, K., Brock, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+of+phosphide+nanocrystals+into+porous+networks:+Formation+of+InP+gels+and+aerogels.">Assembly of phosphide nanocrystals into porous networks: Formation of InP gels and aerogels.</a> ACS Nano. 7 (2), 1163-1170 (2013).</li><li>Fricke, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aerogels. , (1986).</li><li>H&#252;sing, N., Schubert, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerogels-airy+materials:+chemistry,+structure,+and+properties.">Aerogels-airy materials: chemistry, structure, and properties.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 37 (1-2), 22-45 (1998).</li><li>Aegerter, A. M., Leventis, N., Koebel, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aerogels Handbook. , (2011).</li><li>Kazuyoshi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+in+aerogel+science+and+technology.">Recent progress in aerogel science and technology.</a> Adv. Porous Mater. 1 (2), 147-163 (2013).</li><li>Leventis, N., Elder, I. A., Anderson, M. L., Rolison, D. R., Merzbacher, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Durable+modification+of+silica+aerogel+monoliths+with+fluorescent+2,7-diazapyrenium+moieties.+Sensing+oxygen+near+the+speed+of+open-air+diffusion.">Durable modification of silica aerogel monoliths with fluorescent 2,7-diazapyrenium moieties. Sensing oxygen near the speed of open-air diffusion.</a> Chem. Mater. 11 (10), 2837-2845 (1999).</li><li>Plata, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerogel-platform+optical+sensors+for+oxygen+gas.">Aerogel-platform optical sensors for oxygen gas.</a> J. Non-Cryst. Solids. 350, 326-335 (2004).</li><li>Rolison, D. R., Pietron, J. J., Long, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+sensitivity,+specificity,+and+time+signature+of+sensors+through+architectural+design+on+the+nanoscale.">Controlling the sensitivity, specificity, and time signature of sensors through architectural design on the nanoscale.</a> ECS Trans. 19 (6), 171-179 (2009).</li><li>Carroll, M. K., Anderson, A. M., Aegerter, A. M., Leventis, N., Koebel, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerogels+as+platforms+for+chemical+sensors.">Aerogels as platforms for chemical sensors.</a> Aerogels Handbook. , 637-650 (2011).</li><li>Rolison, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+nanoarchitectures-The+importance+of+nothing+and+the+unimportance+of+periodicity.">Catalytic nanoarchitectures-The importance of nothing and the unimportance of periodicity.</a> Science. 299 (5613), 1698-1701 (2003).</li><li>Pietron, J. J., Stroud, R. M., Rolison, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+three+dimensions+in+catalytic+mesoporous+nanoarchitectures.">Using three dimensions in catalytic mesoporous nanoarchitectures.</a> Nano Lett. 2 (5), 545-549 (2002).</li><li>Anderson, M. L., Morris, C. A., Stroud, R. M., Merzbacher, C. I., Rolison, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+gold+aerogels:+Preparation,+properties,+and+characterization.">Colloidal gold aerogels: Preparation, properties, and characterization.</a> Langmuir. 15 (3), 674-681 (1999).</li><li>Anderson, M. L., Stroud, R. M., Rolison, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+the+activity+of+fuel-cell+reactions+by+designing+three-dimensional+nanostructured+architectures:+Catalyst-modified+carbon-silica+composite+aerogels.">Enhancing the activity of fuel-cell reactions by designing three-dimensional nanostructured architectures: Catalyst-modified carbon-silica composite aerogels.</a> Nano Lett. 3 (9), 1321 (2003).</li><li>Chervin, C. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defective+by+design:+vanadium-substituted+iron+oxide+nanoarchitectures+as+cation-insertion+hosts+for+electrochemical+charge+storage.">Defective by design: vanadium-substituted iron oxide nanoarchitectures as cation-insertion hosts for electrochemical charge storage.</a> J. Mater. Chem. A. 3 (22), 12059-12068 (2015).</li><li>Ellerby, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+proteins+in+transparent+porous+silicate-glasses+prepared+by+the+sol-gel+method.">Encapsulation of proteins in transparent porous silicate-glasses prepared by the sol-gel method.</a> Science. 255 (5048), 1113-1115 (1992).</li><li>Massari, A. M., Finkelstein, I. J., Fayer, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+proteins+encapsulated+in+silica+sol-gel+glasses+studied+with+IR+vibrational+echo+spectroscopy.">Dynamics of proteins encapsulated in silica sol-gel glasses studied with IR vibrational echo spectroscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 128 (12), 3990-3997 (2006).</li><li>Ray, A., Feng, M., Tachikawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+electrochemistry+and+Raman+spectroscopy+of+sol-gel-encapsulated+myoglobin.">Direct electrochemistry and Raman spectroscopy of sol-gel-encapsulated myoglobin.</a> Langmuir. 21 (16), 7456-7460 (2005).</li><li>Blyth, D. J., Aylott, J. W., Richardson, D. J., Russell, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sol-gel+encapsulation+of+metalloproteins+for+the+development+of+optical+biosensors+for+nitrogen-monoxide+and+carbon-monoxide.">Sol-gel encapsulation of metalloproteins for the development of optical biosensors for nitrogen-monoxide and carbon-monoxide.</a> Analyst. 120 (11), 2725-2730 (1995).</li><li>Lan, E. H., Dave, B. C., Fukuto, J. M., Dunn, B., Zink, J. I., Valentine, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+sol-gel+encapsulated+heme+proteins+with+chemical+sensing+properties.">Synthesis of sol-gel encapsulated heme proteins with chemical sensing properties.</a> J. Mater. Chem. 9 (1), 45-53 (1999).</li><li>Miller, J. M., Dunn, B., Valentine, J. S., Zink, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+conditions+for+encapsulating+cytochrome+c.+and+catalase+in+SiO2+sol-gel+materials.">Synthesis conditions for encapsulating cytochrome c. and catalase in SiO2 sol-gel materials.</a> J. Non-Cryst. Solids. 202 (3), 279-289 (1996).</li><li>Ronda, L., Bruno, S., Faggiano, S., Bettati, S., Mozzarelli, A., Poole, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+binding+to+heme+proteins+in+solution,+encapsulated+in+silica+gels,+and+in+the+crystalline+state.">Oxygen binding to heme proteins in solution, encapsulated in silica gels, and in the crystalline state.</a> Methods in Enzymology. 437, 311-328 (2008).</li><li>Margoliash, E., Frohwirt, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectrum+of+Horse-Heart+Cytochrome+c.">Spectrum of Horse-Heart Cytochrome c.</a> Biochem. J. 71 (3), 570-572 (1959).</li></ol>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.

Tarif edildiği gibi, bu işlem sürekli olarak uygulanabilir CYT üretti. Aerojel içinde kapsüllenmiş Cı. Aerojel içindeki Cyt. C konsantrasyonu, 5 ila 15 um ve 4.4 protein canlılığı üzerinde ciddi olumsuz etkiler olmadan 70 mM fosfat için değişik olabilir aerojel içinde kapalı tutulan başlangıç ​​Cyt. C çözeltisi tampon maddesi konsantrasyonu arasında değişebilir. Ancak, tepe merkezi ve karakteristik CYT zirve genişliği. Aerojel içinde Soret zirve c 40 mM tampon 9 çözümlerinden aerojel kapsüllü zaman cyt. Onlar çözelti içinde cyt. C ne en yakın c. Cyt sentezi. C -SiO 2 aerojeller başlangıç ​​tepkin maddelerinin bazı yaş etkilenir. Metanol, tetrametoksisilan, ve amonyum hidroksit çözeltisi higroskopik ve her bir-iki ayda bir değiştirilmelidir. kurar artan suzaman içinde bu reaktifler jel yapısal özelliklerini ve sol-to-jel geçiş süresini etkiler. süperkritik kurutmayı yaparken, kritik nokta kurutma aygıtı transfer tekne kalın onsekiz 0.5 cm, 1 cm çapında jeller kadar tutabilir. protokol bölümünde belirtildiği gibi, belirli bir dolum ve boşaltma işlemi sol-jeller karbondioksit aktarmak için takip edilmelidir. Bu drenaj protokolünün başında dikkat etmek önemlidir, karbondioksit ve aseton boşaltılması karışım tahliye borusu nem dışarıdan buz yoğuşmalı ile sert donuyor bu kadar yüksek bir oranda akar. aseton susuz değildir ve bu su bazen tahliye borusu aslında takunya bir ölçüde donabilir beri boşaltma karışım biraz su içerir. Tür takunya izlemek için ve akış stopaj dinlemek için gereklidir. Bir yapışmasına neden tespit edilirse yapışmasına neden eriyecek, böylece tahliye vanası birkaç dakika kapalı olmalıdır. İçindeBoşaltma vanası kapalı değilse en kötü durum senaryosu, bir yapışmasına neden bu kadar baskı drenaj borusu zorla aparatı kapalı çıkması birikmesine neden olabilir. İlk birkaç drenaj dönemlerinden sonra, aseton çoğunluğu cihazının durulanır olacaktır ve ıslak buz parçaları oluşumu önemli ölçüde azalacaktır. Tahliye protokolü (örneğin kokusu gibi) aseton varlığının herhangi bir kalıntı delil devam ettikçe tahliye giderek drenaj işleminin sonuna kadar belirlenemeyen olma kuru buz benziyor. Cihaz içinde, karbon dioksit, süper kritik akışkan, sıvı arasından geçişi ve havalandırma işlemi başladıktan sonra, prosedür 9&#39;da gösterildiği gibi en az 45 dakika boyunca yavaş bir hızda sıvı serbest bırakılması gerekir. (Şekil 9&#39;da gösterildiği gibi) salınımı daha yüksek oranda aerojeller içinde. C CYT canlılığı azaltabilir ve aerojeller kendileri aslında inci gibi parçalayın olabilire sıvı jeller kaçmak için koşar. aerojeller aparat kapıyı açtıktan sonra bozulmadan kalır ne zaman kırılgan ve kolayca zarar verebilir genel olarak, hatta, dikkatli ve yavaşça bunları işlemek için önemlidir. Sit yanında dökülür kontrol silika jelleri. C -SiO 2 jeller jeller içine karbondioksit transferi başarılı olup olmadığını belirlemek için süperkritik kurutmadan sonra kullanılır. Bazen cyt. C -SiO 2 jeller bulutlu görünebilir ve bu eksik çözücü transferi nedeniyle olup olmadığını belirlemek için önemlidir ya da cyt. C konsantrasyon ile yapmak veya jeller içinde kapsüllü tampon olabilir eğer. Sit olmadan silika jelleri. Boyunca homojen, saydam bir görünüme sahip görünüyor c Eğer çözücü transferi tamamen bile CYT meydana geldiğini, bu delil olarak alınabilir. C -SiO 2 jeller onlara bazı bulutluluk var. silika jeller içindeki bulanıklıkolmadan cyt. c kuruduktan sonra bazı aseton havalandırma sırasında jeller içinde kaldığını göstermektedir. protokol bölümünde belirtildiği gibi nitrik oksit (NO) ile çalışırken, önemli güvenlik önlemleri alınması gerekir. aerojel kullanarak NO algılamak için, çok iyi küvet mühür ve bir davlumbaz içine aerojel üzerinden akan gazın egzoz gereklidir. Alternatif olarak, bütün spektrofotometre YOK gaza maruz kalma sınırı için ek bir önlem olarak hiçbir gaz tüpü ile birlikte bir davlumbaz içine taşınmış olabilir. Hava NO ile temas anında son derece zehirli azot dioksit, azot tetroksit veya her ikisi üretecek üzerinde. HAYIR de ısı ve korozif dumanlar üretmek için su ile reaksiyona girebilir. Bu nedenle, NO sürekli maruz kalma doğrudan doku toksisitesi neden olabilir. CYT kullanırken. Cı -SiO 2 aerojel nitrik oksit varlığını tespit etmek için, Soret bandı ilk ~ 408 nm&#39;de olması ve kayacakNitrik oksit varlığında ~ 414 nm. geri azot geçtikten sonra, Soret bant ~ 408 nm merkezli olmak geri geri gerekir. Ayrıca CYT kullanmak mümkün olabilir. Cı -SiO 2 aerojeller karbon monoksit 27 gibi diğer ligandlar varlığını tespit etmek. Farklı yayınlanan prosedürler öncesinde sol ile karıştırılması ve süperkritik aerojel 4-8 oluşturmak için kurutma çözeltide cyt. C altın veya gümüş nanopartiküller birleştirerek bir ilave aşamasını kapsamaktadır. Sit UV-görünür spektroskopi karşılaştırılması. CYT o metal nanopartiküller ile aerojel kapsüllü c., Metal nanopartiküller olmadan aerojel kapsüllü c kapsülleme teknikleri bu iki tür aerojel içinde benzer canlılığının cyt. C üretmek olduğunu göstermektedir (Şekil 5) . Ancak, metal nanopartiküller ile kapsüllü cyt. C CYT biraz daha stabildir. Kapsüllemek caerojel 9 içinde metal nanopartiküller olmadan, d. Her ikisi de bazı aerojel içindeki Cyt. C açılımı gösteren tamponunda Cyt. C spektrumu (Şekil 7) farklı, ancak Cyt. C aerojellerin hem de tip CD spektrumları da benzerdir. Cyt üzerine önceki raporlar. Cı aerojel içinde kapsüllenmiş dairesel dikroizm Spektroskopisi muhtemelen metal nanoparçacık çekirdekli tabakalı Cyt da içinde, silika jel ile temas üzerine, katlanmış proteinin en dış tabaka değerlendirmektedir düşündürmektedir. C yapılar ya da oluşturan gevşek kristalimsi herhangi bir metal nanopartiküller aerojel 4,9 mevcut olduğunda. Ama UV-görünür spektroskopi ile ölçülen aerojel içindeki kendinden düzenlenen yapı her iki türü içinde Cyt. C çoğunluğu katlanmış olarak kalır. Bu tarifnamede sans nano-tanecikleri tarif edilen protokol avantajı, pahalı satın alma ya da metalin zaman alıcı sentezinanopartiküller gerekli değildir. Proteinler çoğu zaman başarılı bir şekilde aerojel içinde kapalı değil, ve gelecekteki biyoanalitik cihazlar potansiyel önemi olan aerojel Diğer proteinler kapsülleme için daha genel bir yöntemin geliştirilmesine neden olabilir ki, bu prosedürün önemlidir.

Sitokrom c (cyt. C) vücudun hücresel solunum reaksiyonlarında yer alan bir anahtar elektron transfer proteindir. Apoptoz, hücre ölümü, bir kontrol şeklinde dahil olmak gösterilmiştir, ve nitrik oksit ve karbon monoksit 1-3 gibi küçük bir toksik molekülleri tespit edebilir. Nitrik oksit (NO), kardiyovasküler sinir sistemi ve bağışıklık sistemi meydana gelen fizyolojik süreçlerin çeşitli önemli bir rol oynar. Cyt. C tipik yapısal olarak sağlam ve aktif kalmasını pH nötr değerlere tamponlu sulu ortam gerektirir ederken, araştırmalar CYT göstermiştir. C, belirli koşullar altında 4-9 aerojel olarak bilinen katı maddelerin kendi yapısını ve fonksiyonunu muhafaza edebilirsiniz. Aerojeller, genellikle metal oksit aerojeller yaygın olsa da, karbon ve aerojel diğer türleri sentezlenmiştir (sol-jel metal oksitler sentezlenmesiyle oluşan oldukça gözenekli bir malzemedir. Bir örnek InP AERogels), 10 ve bu şekilde, bu sol-jel kurutma gözenekli katı matris 11-14 değişmeden kalmasıdır. Katı aerojel gözeneklerin tüm yüzey reaksiyonları önemli olan tüm uygulamalar için son derece yararlı kadar kullanılabilir yüzey alanı yapım aerojel sonuçlanır. Kimyasal veya biyokimyasal özelliklerin aerojel nanoarchitecture içinde monte edildiğinde, fiziksel gözeneklilik ve aerojellerin geliştirilmiş yüzey alanı sensörleri, hem de pilin elektrotlar, yakıt hücresi, ve süperkapasitör uygulamaları 11,15-23 geliştirmek için yardımcı olduğu gösterilmiştir . değişmeden gözenekli katı matris bırakan bir şekilde aerojel kurutmak için, süper kritik çözücü ekstraksiyonu yoluyla sol-jel sentezden sonra gözenekler içinde kalır çözücünün çıkması için tipiktir. jelinden bir çözücü buharlaştıktan yüzey gerilimi kuvvetlerinin neden olabilir herhangi bir gözenek çökmesi için süper kritik kurutma, bir sıvı-buhar arayüzü hiçbir formları en aza indirilmiştir. 24-30 kurutulduktan sol-jellerin kapsüllü olmak c. daha sonra süperkritik kurutulur Sol-jel kapsül oluşturan biyomoleküllerin raporlar aerojeller nedeniyle birçok protein yapısına zararlı olabilir, gerekli işleme nadirdir oluşturulur. Cyt. C durumunda, belirli koşullar mümkün tespit etmek ve aerojel içindeki gaz fazlı nitrik oksit yanıt arasında Cyt. C yeteneğini korumak için tercih. Bir kez aerojel stabilize, aerojel yüksek kaliteli gözenek yapısı cyt. C ve nitrik oksit 4,8,9 arasındaki reaksiyonu kolaylaştırır. Sit. C birinci çözelti 4-8 altın veya gümüş nanopartiküller çevresinde en çok katmanlı ilişkilendirerek aerojel içinde kapsüllenebilir. Bu çok katmanlı üstyapılar aerojel matris içinde protein korumak için hizmet vermektedir. En son approac içindeProtein konsantrasyonu ve tampon gücü diğer sentetik koşulları ile birlikte kontrol edilir geliştirdiğimiz h, cyt. c hatta metal nanoparçacık ilk dernek 9 olmadan aerojel içinde bütünlüğünü korur. Birçok aerojel sentezler zaman belirli bir süre için silis sol-jel öncülerini karıştırılarak başlar gibi sentez başlar. Bu, C karışımı bir tamponlu çözelti olarak ilave edilmesidir Cyt. Karıştırma süresi bir dizi sonradır. Jelleşme sonra gözenekler, su, metanol, diğer reaktanlann ve yan ürünler ile dolu olan bir gözenekli silika sağlam bir yapı oluşturmak üzere ortaya çıkar. gözenekleri doldurur Bu sıvı çözücü değişim, bir dizi çeşitli çözücülerle durulanarak atılabilen, sıvı karbon dioksit, bir kritik nokta kurutma cihazının içinde yer alan son Değiş düşük sıcaklıkta tutulması. Karbon dioksit kritik sıcaklığının (31.1 ° C) üzerinde jel getiren şekilde oluşmasını kolaylaştırırKuru, çok gözenekli aerojel oluşturmak için Bacalı edilebilir basınçlı aparatın içinde upercritical sıvı. o denatüre hangi bir sıcaklığın altında proteini tutan için bir süper kritik akışkanın oluşturmak üzere karbon dioksit için gerekli olan nispeten düşük sıcaklık diğer çözgenlere kıyasla avantajlıdır. Bunun yanı sıra diğer proteinleri kapsülleme için daha genel olarak uygulanabilir protokol gelişmesine neden olabilir basit bir işlemdir, çünkü aerojel içinde cyt. C kapsülleme Bizim metal nanoparçacık içermeyen bir yaklaşım avantajlıdır. Çoğu protein CYT aynı şekilde metal nanopartiküller ile etkileşime olmayabilir. C yapar ve metal nanoparçacık sentezi ya da satın alma prosedürüne ek zaman ve masraf ekler. aerojel proteinleri kapsülleme ilgili az sayıda çalışma i yardımcı olabilir aerojel diğer proteinleri kapsülleme için daha genel bir prosedür bulma önemli bir adım ileriye bu prosedürün geliştirme yapmakn gelecekteki potansiyel biyoanalitik cihazlar. Bu yazının protokol bölümü, silis sol-jel sentez, bu sol-jel halinde Cyt. C kapsülleyen, aerojel oluşturmak için bu kompozit sol-jel kuru, UV-görünür ve dairesel dikroizm spektroskopisi kullanılarak bu bioaerogels karakterize etmek ve varlığını tespit etmek için nasıl özetlenmektedir bu bioaerogels ile gaz-fazlı nitrik oksit. İlk fosfat tampon maddesi 4.4 mM ila 70, sulu çözeltilerinde eritildiklerinde çok Cyt. C başarılı aerojel içinde kapsüllenmiş edilmiştir. Bununla birlikte, aerojel optimize protein yapı Cyt 40 mM fosfat tamponlu çözeltiler kapsül olduğunda ortaya bulunmuştur. Yüklenen aerojel CYT üretiminde ° C. 5 ila C konsantrasyonları 15 uM 9. Bu nedenle, aşağıdaki protokol yüklü Cyt elde Cyt. C 40 mM fosfat tamponlu çözeltiler kullanılarak aerojel sentezlenmesidir. 15 uM aerojel c konsantrasyonu. &lt;/ P&gt;

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="661">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Potassium phosphate, monobasic</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">P285-500</td>
			<td style="width:167px;">Certified ACS (also possible to use sodium phosphate monobasic)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Potassium phosphate dibasic anhydrous</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">P288-500</td>
			<td>Certified ACS (also possible to use sodium phosphate dibasic)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Water</td>
			<td style="width:127px;">Millipore Direct-Q</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>18 M&#937; cm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">pH meter and electrode</td>
			<td style="width:127px;">Denver Instrument</td>
			<td style="width:119px;">UB-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:249px;">Cytochrome c from equine heart</td>
			<td style="width:127px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>C7752-100MG&#160;</td>
			<td>&#8805;95% based on Mol. Wt. 12,384, used as received and stored at -20&#176;C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Glass scintillation vials</td>
			<td style="width:127px;">Wheaton</td>
			<td>03-341-25J</td>
			<td>20 mL, O.D. x height (with cap):&#160; 28 mm x 61 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Disposable cuvette</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td>14-955-126</td>
			<td>methacrylate, 10 mm x 10 mm x 45 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Ultraviolet Visible Spectrophotometer</td>
			<td style="width:127px;">Shimadzu</td>
			<td style="width:119px;">UV-1800</td>
			<td>Uses UVProbe v 2.33 software</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Circular dichroism spectrometer (or spectropolarimeter)</td>
			<td style="width:127px;">JASCO</td>
			<td style="width:119px;">J-810</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Isotemp Laboratory Refrigerator</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Polypropylene disposable beakers</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">01-291-10</td>
			<td>50 mL</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:249px;">Tetramethylorthosilicate (also known as tetramethoxysilane, TMOS)</td>
			<td style="width:127px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">218472-500G</td>
			<td>98% purity</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Methanol</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">A457-4</td>
			<td>GC Resolv grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Ammonium hydroxide solution</td>
			<td style="width:127px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">221228-25ML-A</td>
			<td>ACS reagent, 28.0-30.0%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">General purpose polypropylene scintillation vials</td>
			<td style="width:127px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">Z376825-1PAK</td>
			<td>16 mm x 57 mm, volume size 6.5 mL, slice off bottom with sharp knife or razor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">generic plastic wrap</td>
			<td style="width:127px;">various</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Parafilm M laboratory wrapping film</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">S37440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Plastic syringe plunger</td>
			<td style="width:127px;">various</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>use syringe plunger from 3 mL syringe</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Ethyl alcohol</td>
			<td style="width:127px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">61509-0040</td>
			<td>Absolute, 200 proof, 99.5% A.C.S. reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Acetone</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">A949-4</td>
			<td>HPLC grade</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Critical point drying apparatus</td>
			<td style="width:127px;">Quorum Technologies</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>E3000 Series</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Circulator</td>
			<td style="width:127px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">Isotemp 3016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Carbon dioxide cylinder</td>
			<td style="width:127px;">Tech Air</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>siphon tube</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">Micrometer</td>
			<td style="width:127px;">Central Tool Company</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">GRAMS/AI 8.0 software</td>
			<td style="width:127px;">Thermo Electron Corporation</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Nitrogen cylinder</td>
			<td style="width:127px;">Tech Air</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Another inert gas could be substituted</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:249px;">10% nitric oxide/90% nitrogen cylinder</td>
			<td style="width:127px;">Airgas</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Tygon tubing</td>
			<td style="width:127px;">various</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">T-switch valve</td>
			<td style="width:127px;">various</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">syringe needles</td>
			<td style="width:127px;">various</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

encapsulating cytochrome c in silica aerogel nanoarchitectures without metal nanoparticles while retaining gas-phase bioactivity

fonksiyonel bileşikler aerojel içinde kapsüllü zaman bu tür sensörler, piller ve yakıt hücreleri gibi uygulamalar çok gözenekli aerojel kullanımı yoluyla geliştirilmiştir. Bununla birlikte, aerojel oluşturmak için işlenir, sol-jel içindeki proteinler kapsüllenmesi ile ilgili çok az sayıda rapor vardır. Silika sitokrom c (cyt c.) Sarmalamak için bir prosedürü (SiO2) süperkritik olarak nitrik oksit gaz fazı aktiviteli bioaerogels oluşturmak için işlenir, sol-j eller (NO) sunulmuştur. Sit. C kontrollü protein konsantrasyonu altında karışık bir silika solüsyonu ilave edildi ve mukavemet koşullarını tampondur. Sol karışımı daha sonra jel haline ve bu jel, gözeneklerin doldurulmasında sıvı, sıvı karbon dioksit ile solvent değişim bir dizi değiştirilir. Karbondioksit kritik noktaya getirdi ve CYT kuru aerojel oluşturmak için kapalı boşaltılır. Içeride kapsüllü c. Bu bioaerogels UV-görünür Spektroskopisi ile karakterizedirD dairesel dikroizm spektroskopi ve gaz fazı nitrik oksit varlığını tespit etmek için kullanılabilir. Bu işlemin başarısı Cyt. C konsantrasyonu ve tampon konsantrasyonunun düzenlenmesi bağlıdır ve metal nanopartiküller gibi diğer bileşenleri gerektirmez. Potansiyel gelecek biyoanalitik cihaz gelişimi için bu yordamı önemli hale benzer bir yaklaşım kullanarak diğer proteinleri saklanması mümkün olabilir.

Canlı cyt. C içeren aerojel açıklanan prosedür sonuçları. Ekleme işleminin sonunda, belirtilen zamanda, Cyt. C 4.4 ile 70 mM fosfat aralığında sulu tampon çözeltilerinden kapsüllenebilir. Cyt örnekler. Cı -Silika (cyt. Cı -SiO 2) farklı tampon konsantrasyonları içeren çözeltilerden yapılan aerojeller, Şekil 4&#39;te gösterilmiştir. 70 yapılmış jeller mM en opak tampon Tüm jeller, nispeten şeffaf olan. Ve Cyt., Farklı koşullar altında c spektroskopisi bir karşılaştırması. Tipik spektrumu (Şekil 5C) Cyt 408 nm civarında büyük Soret ucu göstermektedir. Şekil 5&#39;te Cı -SiO 2 aerojel gösterilmiş ve Cyt spektrumuna çok benzerdir olan . solüsyonu (Şekil 5A) c. Buna ek olarak, Cyt bir spektrum.Metal nanopartiküller ile aerojel içinde kapalı C de (Şekil 5B) ve CYT gösterilmektedir. C -SiO 2 aerojel spektrumu da bu spektrumu benzer. Cyt. Cı -SiO 2 aerojel nitrik oksit maruz kaldığında, Soret zirve tipik bir kaydırma (Şekil 5D) gözlenir. Cyt yapılmış jeller için UV-vis spektrumları. Değişen tampon konsantrasyonlarının, c çözeltiler, Şekil 6&#39;da gösterilmiştir. Bu jeller tüm karakteristik UV-görünür spektroskopi Cyt. C jeller içinde denatüre halde olmadığını gösteren özellikleri göstermektedir. Bununla birlikte, jellerin azalan geçirgenlik, bu spektrumları için daha düşük bir sinyal-gürültü oranı 70 mM tampon maddesi sonuçları yapılmıştır. Sit CD spektrumları. C -SiO 2 aerojeller CYT spektrumları benzemektedir. C </em&gt; aerojel spektrumları her iki tip tamponlu çözelti içinde Cyt. C arasında bir spektrum farklı ise, metal nanopartiküller ile aerojel içinde kapalı (Şekil 7). Şekil 8, Cyt için tipik bir nitrik oksit izleme yanıtını gösterir. C -SiO 2 aerojeller ve Cyt. C ek olarak, metal nano-tanecikleri içeren karşılık gelen aerojeller. 408 nm&#39;de 414 nm absorbans ve arasındaki farkı artırmak ve jeller arda sırasıyla daha sonra azot nitrik oksit maruz kalmış ve zaman azalma görülür. Süperkritik karbon dioksit yavaş yeterince oranı, CYT canlılığı tahliye değilse. C oluşan aerojel içinde tehlikeye olacak. Bu, farklı karbon dioksit serbest bırakarak jeller oluşturulmasından sonra elde edilen UV-görünür spektrumu karşılaştırılarak ortayaoranları (Şekil 9). <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/53802/53802fig1.jpg" /> Şekil 1: Kritik nokta kurutma cihazı geri aparatının arkasına yanında gösterilen aktarma tekne ve cihaz kapı (A) ön ve (B) gösterilen kritik nokta kurutma cihazı.. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/53802/53802fig2.jpg" /> Şekil 2: Karton platformu bir aracın kirişin yolunda bir aerojelin tutmak için bir araya karton platformu.. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53802/53802fig3.jpg" /> Şekil 3: Nitrik oksit algılama set-up nitrik oksit algılama set-up (A)% 10 nitrik oksit kapalı davlumbaz dahil gösterilir.% 90 azot silindir, boru ve T-valf ve (B) eklenen iğne ile küvet. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53802/53802fig4.jpg" /> Şekil 4.:. Örnek Cyt Cı -SiO 2 aerojeller 15 uM CYT kapsül aerojeller c 4.4 mM, 40 mM, 70 mM potasyum fosfat tamponu içinde soldan sağa doğru bir dime göre gösterilmiştir.. Bu aerojeller yaklaşık 0.2-0.5 cm yüksek. Izni 9 ile yayımlanmaktadır. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53802/53802fig5.jpg" /> Şekil 5:. Cyt Cı -SiO 2 aerojel Spektroskopisi (a) 50 mM fosfat tampon maddesi, sol içinde 15 uM sitokrom c Görünür spektrumları.Katkı; (B) Au (5 nm) ~ cyt c -SiO 2 aerojel.; (C) cyt (havaya maruz) c -SiO 2 aerojel.; (D) Cyt. (3.5 dakika boyunca nitrik oksit maruz) Cı -SiO 2 aerojel. Jel, her tür Bu Örnek spektrumları açıklık için ofset olup, burada kesikli çizgi tamponu içinde Cyt. C Soret tepe konumu belirtir. Her spektrum 15 uM Cyt. C iken, jel kalınlığı (ya da yükseklikler) daha yüksek bir çözelti, emme ile sonuçlanan 1 cm çözeltisi cuvet göre sadece 0.2-0.5-cm&#39;dir. Izni 9 ile yayımlanmaktadır. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/53802/53802fig6.jpg" /> Şekil 6:. Kapsüllü tampon konsantrasyonu Aerojel spektroskopisi _ 15 encapsulating jeller için jel yol uzunluğuna bölünmesiyle aerojel UV-görünür spektral absorbans çeşitlidir Ortalamalı edilir6 M Cyt 70 mM (siyah) (kesik yeşil) (4 spektrumları ortalama), 40 mM (kırmızı, noktalı) (8 spektrumları ortalama) ve 4.4 mm (9 spektrumları ortalama) potasyum fosfat tamponu içinde C. . Izni 9 ile yayımlanmaktadır. <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/53802/53802fig7.jpg" /> Şekil 7:... Aerojel dairesel dikroizm spektroskopisi (katı) sodyum fosfat tampon çözeltisi içinde Cyt C Dairesel çift taraflı spektra, Cyt iki Örnek spektrumları Cı -SiO 2 aerojeller (kesik çizgili) ve Au iki Örnek spektrumları (5-mil) ~ Cyt. C SIO 2 aerojeller (noktalı). Izni 9 ile yayımlanmaktadır. <img alt="Şekil 8," src="/files/ftp_upload/53802/53802fig8.jpg" /> Şekil 8: CYT ile Nitrik oksit tespiti c -SiO 2. </. sub&gt; aerojeller vardiya İzleme (ΔA A 414 nm = - A 408 nm). CYT ve Soret yoğunluğu gaz akışı olarak SiO2 kompozit aerojel nanoarchitectures kapsüllü c (katı kırmızı) ve Au ~ cyt c (mavi kesik). azot arasında geçiş edilir (Soret zirve maksimum olduğu ~ 408 nm) ve (Soret zirve maksimum ~ 414 nm olan), nitrik oksit. Her eğri CYT iki ile 3-4 çalışmaların bir ortalama ΔA izlenir c -SiO 2 denemeler A 414 nm = -. İlk Soret tepe maksimum bu çalışmalar için 407 nm&#39;de beri A 407 nm. Izni 9 ile yayımlanmaktadır. <img alt="Şekil 9," src="/files/ftp_upload/53802/53802fig9.jpg" /> Şekil 9:. CYT için jel yol uzunluğuna bölünmesiyle süperkritik akışkan serbest zaman etkisi Ortalamalı UV-görünür spektral absorbans c -SiO 2 aerojeller enca.50 mM süperkritik olarak kuru aerojeller 45 dakika (9 spektrumları katı, siyah (ortalama)) ya da 7 dakika (Toplam 4 kesik, kırmızı (ortalamasının üzerinde ya da serbest süperkritik karbon dioksit tarafından ifade edildiği fosfat tamponu içinde 10 uM CYT psulating. c spektrumlan)). Izni 9 ile yayımlanmaktadır.

Watch this Scientific Journal Video about Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity at JoVE.com

Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

Sitokrom Kapsüllenen<em&gt; C</em&gt; Metal Nanopartiküller olmadan Silika Aerojel Nanoarchitectures Gaz faz biyoaktivitesinin İstinat ederken

Bu prosedür bioaerogels oluşturulması için (SiO2), sol-jel, işlemi, bu jelleri silis sitokrom c (cyt. C) kapsül haline getirilmesi ve hızlı bir şekilde bir gaz-fazlı reaksiyon ile nitrik oksit (NO) tanımak için bu bioaerogels kullanımı açıklamaktadır. protokol Bu tip biyosensörlerde veya diğer biyoanalitik cihazlar gelecekteki gelişimi yardımcı olabilir.

Applications such as sensors, batteries, and fuel cells have been improved through the use of highly porous aerogels when functional compounds are ...

encapsulating-cytochrome-c-silica-aerogel-nanoarchitectures-without

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

10.3K Görüntüleme.  Fairfield University.  Bu prosedür bioaerogels oluşturulması için (SiO2), sol-jel, işlemi, bu jelleri silis sitokrom c (cyt. C) kapsül haline getirilmesi ve hızlı bir şekilde bir gaz-fazlı reaksiyon ile nitrik oksit (NO) tanımak için bu bioaerogels kullanımı açıklamaktadır. protokol Bu tip biyosensörlerde veya diğer biyoanalitik cihazlar gelecekteki gelişimi yardımcı olabilir. 

Video: Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion fluxes at the cellular level are required for initiating action potentials in excitable cells.2 Sodium regulation plays an important role in both of these cases; however, no method currently exists for continuously monitoring sodium levels in vivo 3 and intracellular sodium probes 4 do not provide similar detailed results as calcium probes. In an effort to fill both of these voids, fluorescent nanosensors have been developed that can monitor sodium concentrations in vitro and in vivo.5,6 These sensors are based on ion-selective optode technology and consist of plasticized polymeric particles in which sodium specific recognition elements, pH-sensitive fluorophores, and additives are embedded.7-9 Mechanistically, the sodium recognition element extracts sodium into the sensor. 10 This extraction causes the pH-sensitive fluorophore to release a hydrogen ion to maintain charge neutrality within the sensor which causes a change in fluorescence. The sodium sensors are reversible and selective for sodium over potassium even at high intracellular concentrations.6 They are approximately 120 nm in diameter and are coated with polyethylene glycol to impart biocompatibility. Using microinjection techniques, the sensors can be delivered into the cytoplasm of cells where they have been shown to monitor the temporal and spatial sodium dynamics of beating cardiac myocytes.11 Additionally, they have also tracked real-time changes in sodium concentrations in vivo when injected subcutaneously into mice.3 Herein, we explain in detail and demonstrate the methodology for fabricating fluorescent sodium nanosensors and briefly demonstrate the biological applications our lab uses the nanosensors for: the microinjection of the sensors into cells; and the subcutaneous injection of the sensors into mice.

Fluorescent nanoparticles produced in our lab are used for imaging ion concentrations and ion fluxes in biological systems such as cells during signaling and interstitial fluid during physiological homeostasis.

Biyolojik Sistemleri İyon Konsantrasyon Ölçümü için Floresan Nanopartiküller

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion ...

Biyomühendislik

Formulation of Diblock Polymeric Nanoparticles through Nanoprecipitation Technique

Nanotechnology is a relatively new branch of science that involves harnessing the unique properties of particles that are nanometers in scale (nanoparticles). Nanoparticles can be engineered in a precise fashion where their size, composition and surface chemistry can be carefully controlled. This enables unprecedented freedom to modify some of the fundamental properties of their cargo, such as solubility, diffusivity, biodistribution, release characteristics and immunogenicity. Since their inception, nanoparticles have been utilized in many areas of science and medicine, including drug delivery, imaging, and cell biology1-4. However, it has not been fully utilized outside of "nanotechnology laboratories" due to perceived technical barrier. In this article, we describe a simple method to synthesize a polymer based nanoparticle platform that has a wide range of potential applications. 
The first step is to synthesize a diblock co-polymer that has both a hydrophobic domain and hydrophilic domain. Using PLGA and PEG as model polymers, we described a conjugation reaction using EDC/NHS chemistry5 (Fig 1). We also discuss the polymer purification process. The synthesized diblock co-polymer can self-assemble into nanoparticles in the nanoprecipitation process through hydrophobic-hydrophilic interactions.
The described polymer nanoparticle is very versatile. The hydrophobic core of the nanoparticle can be utilized to carry poorly soluble drugs for drug delivery experiments6. Furthermore, the nanoparticles can overcome the problem of toxic solvents for poorly soluble molecular biology reagents, such as wortmannin, which requires a solvent like DMSO. However, DMSO can be toxic to cells and interfere with the experiment. These poorly soluble drugs and reagents can be effectively delivered using polymer nanoparticles with minimal toxicity. Polymer nanoparticles can also be loaded with fluorescent dye and utilized for intracellular trafficking studies. Lastly, these polymer nanoparticles can be conjugated to targeting ligands through surface PEG. Such targeted nanoparticles can be utilized to label specific epitopes on or in cells7-10.

This article describes a nanoprecipitation method to synthesize polymer-based nanoparticles using diblock co-polymers. We will discuss the synthesis of diblock co-polymers, the nanoprecipitation technique, and potential applications.

Nanoprecipitation Tekniği Diblock Polimerik Nanopartiküller formülasyonu

Nanotechnology is a relatively new branch of science that involves harnessing the unique properties of particles that are nanometers in scale ...

A Protocol for Detecting and Scavenging Gas-phase Free Radicals in Mainstream Cigarette Smoke

Cigarette smoking is associated with human cancers. It has been reported that most of the lung cancer deaths are caused by cigarette smoking 5,6,7,12. Although tobacco tars and related products in the particle phase of cigarette smoke are major causes of carcinogenic and mutagenic related diseases, cigarette smoke contains significant amounts of free radicals that are also considered as an important group of carcinogens9,10. Free radicals attack cell constituents by damaging protein structure, lipids and DNA sequences and increase the risks of developing various types of cancers. Inhaled radicals produce adducts that contribute to many of the negative health effects of tobacco smoke in the lung3. Studies have been conducted to reduce free radicals in cigarette smoke to decrease risks of the smoking-induced damage. It has been reported that haemoglobin and heme-containing compounds could partially scavenge nitric oxide, reactive oxidants and carcinogenic volatile nitrosocompounds of cigarette smoke4. A 'bio-filter' consisted of haemoglobin and activated carbon was used to scavenge the free radicals and to remove up to 90% of the free radicals from cigarette smoke14. However, due to the cost-ineffectiveness, it has not been successfully commercialized. Another study showed good scavenging efficiency of shikonin, a component of Chinese herbal medicine8. In the present study, we report a protocol for introducing common natural antioxidant extracts into the cigarette filter for scavenging gas phase free radicals in cigarette smoke and measurement of the scavenge effect on gas phase free radicals in mainstream cigarette smoke (MCS) using spin-trapping Electron Spin Resonance (ESR) Spectroscopy1,2,14. We showed high scavenging capacity of lycopene and grape seed extract which could point to their future application in cigarette filters. An important advantage of these prospective scavengers is that they can be obtained in large quantities from byproducts of tomato or wine industry respectively11,13

Spin-trapping ESR spectroscopy was used to study the effect of plant antioxidants lycopene, pycnogenol and grape seed extract on scavenging gas-phase free radicals in cigarette smoke.

Serbest Radikaller Mainstream Sigara Duman algılama ve gaz faz Atma Protokolü

Cigarette smoking is associated with human cancers. It has been reported that most of the lung cancer deaths are caused by cigarette smoking 5,6,7,12.  ...

Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the monitoring of therapeutic efficiency.1-3 The circulating low molecular weight proteome (LMWP) composed of small proteins shed from tissues and cells or peptide fragments derived from the proteolytic degradation of larger proteins, has been associated with the pathological condition in patients and likely reflects the state of disease.4,5 Despite these potential clinical applications, the use of Mass Spectrometry (MS) to profile the LMWP from biological fluids has proven to be very challenging due to the large dynamic range of protein and peptide concentrations in serum.6 Without sample pre-treatment, some of the more highly abundant proteins obscure the detection of low-abundance species in serum/plasma. Current proteomic-based approaches, such as two-dimensional polyacrylamide gel-electrophoresis (2D-PAGE) and shotgun proteomics methods are labor-intensive, low throughput and offer limited suitability for clinical applications.7-9 Therefore, a more effective strategy is needed to isolate LMWP from blood and allow the high throughput screening of clinical samples. 
Here, we present a fast, efficient and reliable multi-fractionation system based on mesoporous silica chips to specifically target and enrich LMWP.10,11 Mesoporous silica (MPS) thin films with tunable features at the nanoscale were fabricated using the triblock copolymer template pathway. Using different polymer templates and polymer concentrations in the precursor solution, various pore size distributions, pore structures, connectivity and surface properties were determined and applied for selective recovery of low mass proteins. The selective parsing of the enriched peptides into different subclasses according to their physicochemical properties will enhance the efficiency of recovery and detection of low abundance species. In combination with mass spectrometry and statistic analysis, we demonstrated the correlation between the nanophase characteristics of the mesoporous silica thin films and the specificity and efficacy of low mass proteome harvesting. The results presented herein reveal the potential of the nanotechnology-based technology to provide a powerful alternative to conventional methods for LMWP harvesting from complex biological fluids. Because of the ability to tune the material properties, the capability for low-cost production, the simplicity and rapidity of sample collection, and the greatly reduced sample requirements for analysis, this novel nanotechnology will substantially impact the field of proteomic biomarker research and clinical proteomic assessment.

We developed a technology based on mesoporous silica thin film for the selective recovery of low molecular weight proteins and peptides from human serum. The physico-chemical properties of our mesoporous chips were finely tuned to provide substantial control in peptide enrichment and consequently profile the serum proteome for diagnostic purposes.

Biyomarker Discovery için Mezogözenekli Silika İnce Filmler üzerine düşük molekül ağırlıklı Protein Zenginleştirme

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the ...

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being investigated for applications in imaging and therapy. Viral nanoparticles (VNPs) derived from plants can be regarded as self-assembled bionanomaterials with defined sizes and shapes. Plant viruses under investigation in the Steinmetz lab include icosahedral particles formed by Cowpea mosaic virus (CPMV) and Brome mosaic virus (BMV), both of which are 30 nm in diameter. We are also developing rod-shaped and filamentous structures derived from the following plant viruses: Tobacco mosaic virus (TMV), which forms rigid rods with dimensions of 300 nm by 18 nm, and Potato virus X (PVX), which form filamentous particles 515 nm in length and 13 nm in width (the reader is referred to refs. 1 and 2 for further information on VNPs).
From a materials scientist's point of view, VNPs are attractive building blocks for several reasons: the particles are monodisperse, can be produced with ease on large scale in planta, are exceptionally stable, and biocompatible. Also, VNPs are "programmable" units, which can be specifically engineered using genetic modification or chemical bioconjugation methods 3. The structure of VNPs is known to atomic resolution, and modifications can be carried out with spatial precision at the atomic level4, a level of control that cannot be achieved using synthetic nanomaterials with current state-of-the-art technologies.
In this paper, we describe the propagation of CPMV, PVX, TMV, and BMV in Vigna ungiuculata and Nicotiana benthamiana plants. Extraction and purification protocols for each VNP are given. Methods for characterization of purified and chemically-labeled VNPs are described. In this study, we focus on chemical labeling of VNPs with fluorophores (e.g. Alexa Fluor 647) and polyethylene glycol (PEG). The dyes facilitate tracking and detection of the VNPs 5-10, and PEG reduces immunogenicity of the proteinaceous nanoparticles while enhancing their pharmacokinetics 8,11. We demonstrate tumor homing of PEGylated VNPs using a mouse xenograft tumor model. A combination of fluorescence imaging of tissues ex vivo using Maestro Imaging System, fluorescence quantification in homogenized tissues, and confocal microscopy is used to study biodistribution. VNPs are cleared via the reticuloendothelial system (RES); tumor homing is achieved passively via the enhanced permeability and retention (EPR) effect12. The VNP nanotechnology is a powerful plug-and-play technology to image and treat sites of disease in vivo. We are further developing VNPs to carry drug cargos and clinically-relevant imaging moieties, as well as tissue-specific ligands to target molecular receptors overexpressed in cancer and cardiovascular disease.

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Plant viral nanoparticles (VNPs) are promising platforms for applications in biomedicine. Here, we describe the procedures for plant VNP propagation, purification, characterization, and bioconjugation. Finally, we show the application of VNPs for tumor homing and imaging using a mouse xenograft model and fluorescence imaging.

Viral Nanopartiküller<em&gt; In vivo</em&gt; Tümör Görüntüleme

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being ...

Harmonic Nanoparticles for Regenerative Research

In this visualized experiment, protocol details are provided for in vitro labeling of human embryonic stem cells (hESC) with second harmonic generation nanoparticles (HNPs). The latter are a new family of probes recently introduced for labeling biological samples for multi-photon imaging. HNPs are capable of doubling the frequency of excitation light by the nonlinear optical process of second harmonic generation with no restriction on the excitation wavelength.
Multi-photon based methodologies for hESC differentiation into cardiac clusters (maintained as long term air-liquid cultures) are presented in detail. In particular, evidence on how to maximize the intense second harmonic (SH) emission of isolated HNPs during 3D monitoring of beating cardiac tissue in 3D is shown. The analysis of the resulting images to retrieve 3D displacement patterns is also detailed.

Protocol details are provided for in vitro labeling human embryonic stem cells with second harmonic generating nanoparticles. Methodologies for hESC investigation by multi-photon microscopy and their differentiation into cardiac clusters are also presented.

Rejeneratif Araştırma harmonik nanopartiküller

In this visualized experiment, protocol details are provided for in vitro labeling of human embryonic stem cells (hESC) with second harmonic generation ...

Identification of Metal Oxide Nanoparticles in Histological Samples by Enhanced Darkfield Microscopy and Hyperspectral Mapping

Nanomaterials are increasingly prevalent throughout industry, manufacturing, and biomedical research. The need for tools and techniques that aid in the identification, localization, and characterization of nanoscale materials in biological samples is on the rise. Currently available methods, such as electron microscopy, tend to be resource-intensive, making their use prohibitive for much of the research community. Enhanced darkfield microscopy complemented with a hyperspectral imaging system may provide a solution to this bottleneck by enabling rapid and less expensive characterization of nanoparticles in histological samples. This method allows for high-contrast nanoscale imaging as well as nanomaterial identification. For this technique, histological tissue samples are prepared as they would be for light-based microscopy. First, positive control samples are analyzed to generate the reference spectra that will enable the detection of a material of interest in the sample. Negative controls without the material of interest are also analyzed in order to improve specificity (reduce false positives). Samples can then be imaged and analyzed using methods and software for hyperspectral microscopy or matched against these reference spectra in order to provide maps of the location of materials of interest in a sample. The technique is particularly well-suited for materials with highly unique reflectance spectra, such as noble metals, but is also applicable to other materials, such as semi-metallic oxides. This technique provides information that is difficult to acquire from histological samples without the use of electron microscopy techniques, which may provide higher sensitivity and resolution, but are vastly more resource-intensive and time-consuming than light microscopy.

Enhanced darkfield microscopy and hyperspectral imaging with spectral mapping enable screening, localization, and identification of nanoscale materials in histological samples with improved speed and accuracy over traditional methods. The goal of this paper is to provide methods for darkfield imaging and hyperspectral mapping of metal oxide nanoparticles in histological samples.

Gelişmiş Darkfield Mikroskopi ve Hiperspektral Haritalama ile histolojik Örneklerinde Metal Oksit Nanopartiküller Kimlik

Nanomaterials are increasingly prevalent throughout industry, manufacturing, and biomedical research. The need for tools and techniques that aid in the ...

Correlative Light- and Electron Microscopy Using Quantum Dot Nanoparticles

A method is described whereby quantum dot (QD) nanoparticles can be used for correlative immunocytochemical studies of human pathology tissue using widefield fluorescence light microscopy and transmission electron microscopy (TEM). To demonstrate the protocol we have immunolabeled ultrathin epoxy sections of human somatostatinoma tumor using a primary antibody to somatostatin, followed by a biotinylated secondary antibody and visualization with streptavidin conjugated 585 nm cadmium-selenium (CdSe) quantum dots (QDs). The sections are mounted on a TEM specimen grid then placed on a glass slide for observation by widefield fluorescence light microscopy. Light microscopy reveals 585 nm QD labeling as bright orange fluorescence forming a granular pattern within the tumor cell cytoplasm. At low to mid-range magnification by light microscopy the labeling pattern can be easily recognized and the level of non-specific or background labeling assessed. This is a critical step for subsequent interpretation of the immunolabeling pattern by TEM and evaluation of the morphological context. The same section is then blotted dry and viewed by TEM. QD probes are seen to be attached to amorphous material contained in individual secretory granules. Images are acquired from the same region of interest (ROI) seen by light microscopy for correlative analysis. Corresponding images from each modality may then be blended to overlay fluorescence data on TEM ultrastructure of the corresponding region.

A method is described whereby quantum dot (QD) nanoparticles can be used for correlative immunocytochemical studies of epoxy embedded human pathology tissue. We employ commercial antibody fragment conjugated QDs that are visualized by widefield fluorescence light microscopy and transmission electron microscopy.

Kuantum Nokta Nanopartiküller kullanma Korelatif Işık- ve Elektron Mikroskobu

A method is described whereby quantum dot (QD) nanoparticles can be used for correlative immunocytochemical studies of human pathology tissue using ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of medicine. In addition to efforts to identify novel small-molecule antimicrobial drugs, there has been great interest in the use of metal nanoparticles as coatings for medical devices, wound dressings, and consumer packaging, due to their antimicrobial properties. The wide variety of methods available for nanoparticle synthesis results in a broad spectrum of chemical and physical properties which can affect antibacterial efficacy. This manuscript describes the pulsed laser-ablation in liquids (PLAL) method to create nanoparticles. This approach allows for the fine tuning of nanoparticle size, composition, and stability using post-irradiation methods as well as the addition of surfactants or volume excluders. By controlling particle size and composition, a large range of physical and chemical properties of metal nanoparticles can be explored which may contribute to their antimicrobial efficacy thereby opening new avenues for antibacterial development.

The antimicrobial properties of metals such as copper and silver have been recognized for centuries. This protocol describes pulsed laser-ablation in liquids, a method of synthesizing metal nanoparticles that provides the ability to fine tune the properties of these nanoparticles to optimize their antimicrobial effects.

Sıvılardaki Darbeli Lazer-Ablasyonuyla Metal Nanopartikül Üretimi: Nanopartiküllerin Antibakteriyel Özelliklerini İncelemek İçin Bir Alet

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...

Protein Kinase C-delta Inhibitor Peptide Formulation using Gold Nanoparticles

Protein kinase C-delta inhibitor (PKC&#948;i) is a promising drug to prevent ischemia-reperfusion-induced organ injury. It is usually conjugated to a cell-penetrating peptide, TAT, for intracellular delivery. However, TAT has shown non-specific biological activities. Gold nanoparticles (GNPs) can be used as drug delivery carriers without recognized toxicity. Therefore, we have used a GNP/peptide hybrid to deliver PKC&#948;i. Two short peptides (P2: CAAAAE and P4: CAAAAW), at a 95:5 ratio, were used to modify the surface properties of GNP. GNPs conjugated with PKC&#948;i (GNP/PKCi) are stable in distilled water, 0.9% NaCl, and phosphate-buffered saline (PBS) containing bovine serum albumin or fetal bovine serum. Intravenous injection of GNP-PKCi was previously shown to prevent ischemia-reperfusion injury of the lung. This article outlines a protocol to formulate GNP/PKCi and assess the physiochemical properties of GNP/PKCi. We have used similar methods to formulate other peptide-based drugs with GNP. This article will hopefully draw more attention to this novel intracellular drug delivery technology and its applications in vivo.

We have previously used a gold nanoparticle peptide hybrid to intravenously deliver a synthetic peptide, protein kinase C-delta inhibitor, which reduced ischemia-reperfusion-induced acute lung injury. Here we show the detailed protocol of the drug formulation. Other intracellular peptides can be formulated similarly.

Protein kinaz C-delta inhibitör peptid formülasyonu altın nano tanecikleri kullanarak

Protein kinase C-delta inhibitor (PKC&#948;i) is a promising drug to prevent ischemia-reperfusion-induced organ injury. It is usually conjugated to a ...