Yüksek Sıralı Nanosheets Peptoid Polimerler ve Self-Meclis Solid-faz Submonomer Sentezi

1. Katı-Faz Polypeptoids Submonomer Sentezi Katı-faz sentezi (SPS), doğrudan böyle bir polimerik reçine boncuk gibi inert bir katı destek sekans spesifik biyopolimerlerin adım bilge sentezlemek için kullanılan yaygın bir tekniktir. Yüksek kaplin verim ve aşırı reaktant kaldırma kolaylığı SPS büyük avantajları. Reçine kaplin reaksiyon sonra, aşırı reaktifler sadece boşaltılır ve boncuk sonraki reaksiyon adım için hazır olmak yıkanır. Nihai sentez reaksiyon sonra, tam uzunlukta oligomerler reçine bölünmüş ve çözüm fazlı bir malzeme daha da incelenebilir. Burada, diziye özgü peptoid polimerler oluşturmak için SPS prosedürü uyum sağlar. Kurulum: manuel peptoid sentezinin tüm adımları atılabilir, polipropilen (PP) fritted kartuş veya 3-way stopcock ile donatılmış bir fritted cam reaksiyon kabı yapılabilir. Davlumbaz bütün işlemleri gerçekleştirin. G inkubasyon içinlass gemi veya plastik kartuş, hafifçe kabarcık karıştırma için uygun çözüm için bir azot kaynağı bir kol bağlanır. Alternatif olarak, tek kartuş reaksiyon inkübasyonlar için, kartuşu döner çalkalayıcı kapaklar ve yer ile her iki ucunda mühür. Reaksiyon karışımları veya yıkar boşaltmak için, bir atık tuzak ile elektrikli ev bağlayın. Geminin bir kaba frit fritted olmalıdır. Boncuk cam geminin duvarlarına yapışmasını önlemek için cam reaksiyon kabı Siliconize. Dikloretan 5% dichlorodimethylsilane (v / v) bir çözüm hazırlayın. Temiz ve kuru bir reaksiyon geminin üst silikonlama solüsyonu ile doldurun, 30 dakika otur, sonra drenaj sağlar. Metanol ile bir DCE ile daha sonra geminin bir kez yıkayın ve. Silikonlama çözüm yeniden kaydedilmesi gerekir. Her iki hava kuru ya da silkeleyin aşan herhangi bir çözüm ve cam stopcock çıkardıktan sonra kuruyana kadar pişirin. Reçine eklemeden önce Cool reaksiyon kabı. Rink amid yeniden 100 mg (0.06 mmol)fritted bir reaksiyon gemi günah. 2 mL dimetilformamid (DMF) ekleyerek reçine şişer. 10 dakika sallayarak veya köpürme ile çalkalayın. Kabardı reçine yalıtmak için vakum ile çözüm boşaltın. Fmoc grubu korumanızı için% 20 DMF 4-methylpiperidine (v / v) 1 mL ekleyin. 2 dakika ve boşaltma için çalkalayın. 12 dakikalık bir inkübasyon tekrarlayın. DMF 2 mL ekleyerek 15 saniye boyunca ajitasyon ve drenaj reçine durulayın. 3x tekrarlayın. Bromoacetylation: 1 mL 0.6 M bromoacetic DMF asit (0.6 mmol) ve 86 N mcL, N'-diisopropylcarbodiimide (0.93 eşdeğeri, 0.56 mmol) ekleyin. 30 dakika boyunca hafif köpüren ile inkübe, suzun ve 2 mL DMF (4x tekrar) ile durulayın. Deplasman: 1-2 M amin N-methylpyrrolidinone 1 ml ekleyin. 30-120 dakika süreyle köpürme ile inkübe, suzun ve DMF (4x 2 ml) ile durulayın. Submonomer döngüsü, 1.5 (bromoacetylation) ve 1.6 (displacemen adımları tekrarlayarak peptoid zinciri büyümeye devamt). Son deplasman yapıldıktan sonra, 2 mL DMF (4x tekrar) ile yıkayın, daha sonra 2 mL diklorometan (3x tekrar). Cap ve bölünme kadar reaksiyon kabı içerisine saklamak. Sentezi (isteğe bağlı) Pause: peptoid bir sentezi sırasında duraklatmak için, deplasman reaksiyon bitirmek ve 1.8 adıma geçin. Peptoid zinciri büyümeye devam etmek için, yeniden şişme kuru reçine (adım 1.2) ve submonomer döngüsü (adım 1.5 ve 1.6) tekrar sentezi yeniden başlatın. Reçine peptoid konjuge döngüsel bir diketopiperazine yan ürün meydana gelebilir, çünkü reçine 2. deplasman dışında herhangi bir yerinden sonra kurutulur ve saklanır. Aynı anda birden çok sentezleri için, katı-faz ekstraksiyon vakum manifoldu, verimliliği en üst düzeye çıkarmak için tavsiye edilir. Peptoid sentezi de düzgün Aapptec Apex 396, CEM Liberty mikrodalga synthesizer ve Protein Techno gibi piyasada bulunan peptid synthesizer, programlama yöntemleri ile otomatik hale getirilebilirhat seçim Inc Prelude synthesizer. 2. Bölünme ve Yan Zinciri Deprotection 20 ml sintilasyon cam flakon kuru reçine aktarın. Bir kaput içinde Çalışma ve uygun kişisel koruyucu ekipmanlar kullanarak, sıkıca sintilasyon cam şişe ve kapak trifloroasetik asit (TFA) bölünme kokteyl 1 (örneğin% 95 aq. TFA, tartışma) 4 mL ekleyin. (Tartışma) 10 dakika ila 2 saat oda sıcaklığında iyice çalkalayın. TFA bölünme, yeni bir, önceden tartılıp 20 ml sintilasyon cam flakon içine tek, PP fritted kartuş ile reçine filtreleyerek çözüm toplayın. Bir tek, PP pipet bölünme kokteyl çözümleri aktarmak için uygundur. Reçine yıkayın ve herhangi bir kalıntı peptoid toplamak için 1 ml taze bölünme kokteyl ekleyin. 2x tekrarlayın. TFA, azot yumuşak bir akışı üfleme veya bir Biotage V10 evaporatör ile buharlaşır. 6 mL ham petrol çözülürasetonitril / su HPLC için 1:1 (v / v). Dondurma ve lyophilize. Tekrarlayın. Ham ürün ağırlığı kaydedin. -20 ° C'de kuru bir toz olarak saklayın Sentezlenmiş peptoid saflığını ve kütle hızla belirlemek ve doğru bölünme koşulları seçilmiş olup olmadığını test bölünme (isteğe bağlı): reçine% 0.5 'lik bir test bölünme yapılabilir. Testi bölünmelere sentez ilerlemeyi izlemek için özellikle yararlıdır. 3. Polypeptoid Karakterizasyonu ve Saflaştırılması Analitik HPLC, LC-MS elektrosprey, ve / veya MALDI-TOF bir kombinasyonu sayesinde, ham ürünün saflığı ve istenilen molekül ağırlığı mevcut olup olmadığını belirlemek. Çözünürlük için gerekli minimum asetonitril su, kuru peptoid toz ~ 5-10 mg / ml solüsyon hazırlayın. Ham peptoid ürün, 0.45 mikron şırınga filtre ile toz ve parçacıkları çıkarmak için Filtre net bir çözüm. Analitik HPLC ve elektrosprey LC-MS: ~ 20 mcg / mL ham peptoid çözüm hazırlayın. 0.45 mikron Filtre 200 mcL 20 mcL filtre ve enjekte edilir. MALDI: Mix 1 1 mcL matris ~ 20 mg / ml peptoid mcL. Spot 1 MALDI plaka mcL ve kurumaya bırakın. Matrix ve satın alma modunda örnek (Şekil 5) bağlıdır. Ham peptoid, ters faz hazırlık HPLC ile karışım arındırın. Degrade ve polypeptoid hidrofobluğu dayalı sütun (C4 ve C18) seçin. Fraksiyonları saflaştırılmış birleştirin, dondurma ve kabarık beyaz toz ile sonuçlanan, lyophilize. Nihai ürünün ağırlığı kaydedin. HCl tuz (isteğe bağlı) Oluşumu: 100 mM HCl (aq.) liyofilize toz en az asetonitril ile çözülür. Önceden tartılmış cam flakon transfer. Dondurma ve yeniden lyophilize. 2x tekrarlayın. Peptoid toz kütlesini belirlemek için Reweigh. 4. Peptoid Nanosheet Oluşumu Bu bölümde des, tek bir zincir, dizisi, A'nın 36-mer peptoid (Şekil 1) yaprak oluşturmak için protokol cribes. Peptoid iplikçik sentezlenmiş sonra, saflaştırılmış ve yukarıda açıklandığı gibi liyofilize, ortaya çıkan beyaz toz, 2 mM stok solüsyonu yapmak için DMSO çözülür. 500 mcL hazırlayın 20 mcM peptoid yaprak oluşumu tampon solüsyonu (10 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, suda pH 8.0), 1 dram cam flakon. Öncelikle, Milli-Q su 445 mcL, 10x yaprak oluşumu tampon 50 mcL ve karıştırmak için vorteks ekleyin. Daha sonra, 5, 2 mM peptoid stok solüsyonu ve yavaşça girdap çözüm mcL ekleyin. Cam şişe kapağı. Sayfaları seyreltik sulu peptoid çözüm yavaşça sallanarak oluşur. Yatay konumda yaprak dik pozisyonda sonuçları yavaş yavaş devirme cam flakon. Sallayarak Nazik da yaprak verimi, ancak yaprak daha küçük ve daha az düz kenarlar olma eğilimindedir. Sayfalık oluşum mekanizması daha kapsamlı bir analiz reported ayrı ayrı 2 Çok yüksek kalite levha için, 1-3 gün boyunca (<1 RPM), yatay ekseni etrafında yavaş yavaş cam şişe döndürün. Uygun bir teknik Kaynakları Rotamix tüp rotator RKVSD veya özelleştirilmiş bir rocker sürekli bunu gerçekleştirebilir. Diyaliz Nanosheets (isteğe bağlı): Bazı uygulamalarda, herhangi bir ücretsiz peptoid zincirleri veya tamponlar / tuzları kaldırmak için gerekli olabilir. 15 dakika boyunca istenilen tampon bir Float-a-Lyzer 100 kD membran bekletin. Örnek odasına 500 mcL peptoid sayfalık çözüm yükleyin. 60 rpm hızında bir manyetik karıştırıcı ile karıştırarak, istenilen tampon 500 mL bekletin. Sayfa diyaliz 4 saat süreyle devam etmek için izin verin. Tampon çözelti taze bir stok ile her saat, döviz. 5. Nanosheets, Floresans Mikroskopi Nanosheets Floresan görüntüleri Nil Kırmızı, floresan bu Hydr lokalize artar çevreye duyarlı boya ile görüntülenmiştirophobic ortamlarda (Şekil 2). 1 Nil Red mcM son bir konsantrasyon elde etmek için 100 mcM Nil Kırmızı 1 mcL nanosheet çözüm 100 mcL ekleyin. Sıcak su içinde% 1 agaroz çözüm yapın ve plastik bir Petri kabı içine dökünüz. Agaroz çözümü kalınlığında yaklaşık 1 / 8 inç olduğundan emin olun ve çözüm düz bir yüzey üzerinde bozulmamış soğumasını bekleyin. Agaroz setleri sonra, cam bir slayt x 1 cm kare kesilmiş ve 1 cm aktarmak için bir spatula kullanın. Aynı düzlemde, spot 1 agaroz parçası levha çözüm mcL yaprak toplamak için. Agaroz yaprak yüzeyinde bırakarak, 2 dakika için tampon emmek için izin verin. 15 dakika içinde Resim, aksi agaroz dehidratasyon nedeniyle deforme etmeye başlayacaktır. Çözelti içinde görüntü sayfaları için, 20 mm çapında bir cam slayt 0,12 mm conta içinde 15 mcL yük. Bir lamel ile kaplayın. Yaprak sadece bir cam slayt ve kapak arasında sıkışmış bir conta olmadan, çok sayıda yaprak will kesme ve görünüşte küçük bir buharlaşma sayfaları sürekli olarak hareket etmesine neden olacaktır. Epifloresans aydınlatma altında (örneğin bir Andor iXonEM + EMCCD spektrumları Texas kırmızı filtre ile donatılmış bir Olympus IX81 inverted mikroskop) Resim yaprak. 6. Nanosheets Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Plazma etch silikon substrat (isteğe bağlı): silikon yongaları plazma sayfa adsorpsiyon yardım etmek için yakılmaktadır. Plazma temizleyici vakum odası (örneğin harrick Plazma Temizleyici / Sterilizatör PDC-32G), silikon yongaları yerleştirin. 200 mTorr Pompa ve RF bobini 18W (PDC-32G için yüksek ayar) ayarlayın. 2 dakika için Etch. Bırak, bir plazma ile tedavi edilen silikon hızlandırıcı tabakanın peptoid sac çözüm 20 mcL. 3 dakika oturup bekleyin. Ucu ile fazla çözüm çıkarın Kim silin. Pipet 20 mcL ve su yüzeyine tampon ve tuzları kaldırmak için daha fazla çözüm kaldırmak. 4x tekrarlayın. Alternatif olarak, çevirmelikaldırmak için tampon ve tuzlu suya karşı peptoid sac çözümleri yze. Plazma ile tedavi edilen silikon yüzeylerde 20 diyaliz bilanço çözüm mcL bırakın. Hava örnek kurulayın. SEM (örneğin Zeiss İkizler Ultra-55 Analitik Taramalı Elektron Mikroskobu) ile bir lens dedektörü ve 1 kV, 5 kV (Şekil 3) arasında ışın enerjisi Görüntü sayfa. 7. Güvenlik Notlar: Dimethylformamide ve Diklorometan makul kanserojen şüphelenilen. N, N'-Diisopropylcarbodiimide, 4-methylpiperdine ve bromoacetic asit cilt, göz ve solunum yolları için tehlikeli. Onlar itina ile kaputu kullanılmalıdır. Deri yoluyla ya da absorbe eğer toksik olabilir, ve maruz kalma hassasiyete neden olabilir. Boş kaplar ürün kalıntısı (sıvı / buhar) korumak ve kaput onları çıkarmadan önce iyice durulanmalıdır. TFA güçlü bir asit ve üst solunum yolu, gözler için son derece yıkıcı vecilt. TFA solunum zarar vermemek için her zaman başlık TFA konsantre çözümler uçucu tutmak. TFA çözümleri işlerken KKD, düzgün ve dikkatli kullanın. Değişim eldiven derhal TFA ile temas gelirsen ve derhal dökülen temiz. 8. Temsilcisi Sonuçlar: Bu bölümde, bir dizi özel 36-mer peptoid zincir sentezi, karakterizasyonu ve arıtma anlatılan bir çok sipariş nanosheet 3 (Şekil 1) içine katlanır. Blok şarj peptoid H-[Nae-NPE] 9 – [nce-NPE] 9-NH 2 Rink amid reçine 100 mg sentezlenmiştir. A 2 M amin çözüm kalıntı 1-18 ve 19-36 artığı için 120 dakika için 60 dakika için yürütülen tüm deplasman reaksiyonlar için kullanılmıştır. t-Butil beta-alanin HCl fenetilamin ve Boc-etilendiamin kullanılan directl hem iken serbest baz (tartışma) dönüştürüldüy Reçine,% 95 TFA,% 2,5 triispropylsilane,% 2,5 'i 2 saat süreyle su ile bölünmüş oldu. TFA buharlaştırılır ve sonuçta ortaya çıkan viskoz yağ (~ 180 mg) 6 ml asetonitril yeniden dağıldı: su 1:1 (v / v). Ürün saflık (Şekil 4) ve ürün kütlesinin varlığı analitik RP-HPLC (% 30-80 asetonitril, su degrade, 1 ml / dak 30 yılı aşkın dakika% 0.1 (v / v) TFA içeren tarafından da teyit edildi 60 ° C C18, 5 mm, 50 x 2 mm sütun) ve MALDI (Şekil 5). Vydac C18 kolon (10 mm, 22 mm x 250 mm) 10 ml / dk ile 60 dakika içinde% 0.1 TFA ile su içinde% 30-60 asetonitril bir degrade kullanarak ters faz HPLC ile Arıtma devam etti. Sütun, her kromatografik çalıştırmak için ham ürün 60 mg yüklenmiştir. Saflaştırılmış kesirler analitik RP-HPLC (Şekil 4) saflığı göre birleştirilir ve kabarık beyaz toz ~ 80 mg verim liyofilize edildi. Moleküler Saf blok şarj peptoidağırlık MALDI tarafından teyit edildi. 1 peptoid saflaştırılmış asetonitril 100 mcM mcL: su 1:1 (v / v) matrisinin 1 mcL (5 mg / ml asetonitril α-cyano-4-hydroxycinnamic asit ile karışık: su 01:01 v / v ve % 0.1 TFA) ve 1 mcL MALDI plakası tespit edildi. Örnek havada kurutulduktan sonra, Uygulamalı Biosystem / MDS SCIEX 4800 MALDI TOF / TOF Analyzer yerleştirildi. Toplama ve işleme modları doğrusal düşük kütleli. Hesaplanan ağırlığı otomatik olarak gecikme süresini ayarlamak için hedeflenen kitle girmiştir. Lazer yoğunluğu 3400 kurulmuştur. Gözlenen kütlesi, 4981,2, 4981,74, hesaplanan kitle yakından eşleşir. Saflaştırılmış liyofilize toz 4 saklanabilir 2 mM stok solüsyonu ° C DMSO dağıldı Levhalar Anılan protokol tarafından hazırlanan ve floresan optik mikroskop ve SEM (Şekil 2 ve 3) ile görüntülenmiş. 300 mikron kadar özelliği boyutları ile çeşitli şekiller görülmektedir ve notably, düz kenarlar belirgindir. Şekil 1 blok şarj peptoid H-[Nae-NPE] 9 Sıra – [nce-NPE] 9-NH 2. Zinciri, tek bir blok yükü, amfifilik polypeptoid 36-mer kendinden bir araya içine son derece düzenli, iki boyutlu nanosheets 3. Hesaplanan molekül ağırlığı 4981,74. Şekil 2 peptoid nanosheets Floresan mikroskobu görüntüleri. Levhalar 10 mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8.0, 20 mcM peptoid çözüm oluşturuldu. Yaprak 1 mikrona kadar Nil Kırmızı ile agaroz görüntülenmiştir. Ölçeği bar 100 mikron. Şekil 3: Taramalı elektron mikroskobu görüntüleripeptoid nanosheets. Levhalar 10 mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8.0, 20 mcM peptoid çözüm oluşturuldu. Ölçeği çubuklar 5 mikron. Şekil 4 H-[Nae-NPE] 9 Analitik ters faz HPLC izleme – [nce-NPE] 9-NH 2. Ham ve arıtılmış analitik HPLC trace (az% 30-80 degrade 60 yaşında 30 dakika içinde 1 ml / dak ° C), C18, 5 mm, 50 x 2 mm sütun ham ve arıtılmış blok şarj peptoid H-[ Nae-NPE] 9 – [nce NPE] 9-NH 2 gösterilir. Şekil 5 H-[Nae-NPE] 9 MALDI-TOF kütle spektroskopisi izleme – [nce-NPE] 9-NH 2. Gözlenen kütlesi, 4981,2, hesaplanan kütle, 4981,74 yakın anlaşma.