Содержание

протравливание и силанизация – один простой этап

MONOBOND ETCH & PRIME: ПРОТРАВЛИВАНИЕ И СИЛАНИЗАЦИЯ – ОДИН ПРОСТОЙ ЭТАП

В ближайшее время на российском стоматологическом рынке появятся два новых продукта, зарегистрированных «Ивоклар Вивадент». Monobond Etch & Prime — первый в мире самопротравливающий однокомпонентный праймер, сокращающий время предварительной подготовки стоматологических реставраций. Этот продукт уже завоевал награду Dental Advisor как инновационный стоматологический продукт 2016 года.

Адекватное протравливание склеиваемой поверхности реставрации является важным этапом адгезивной фиксации. Традиционно в подготовку стеклокерамических реставраций входит травление контактной поверхности плавиковой кислотой с последующим нанесением силанового связывающего агента.

Между тем, протравливание плавиковой кислотой не пользуется популярностью в среде стоматологов из­за ее токсичности. Monobond® Etch & Prime — это первый однокомпонентный керамический праймер в мире, позволяющий протравливать и силанизировать стеклокерамические поверхности в один простой этап. Одновременно раствор смывает все остатки слюны с поверхности.

Благодаря инновационному сочетанию протравки для керамики и силанового связывающего агента в одном растворе необходим только один продукт для подготовки стеклокерамики. Monobond Etch & Prime также применяется с композитными материалами на метакрилатной основе, композитными цементами и самотвердеющими композитными цементами.

Теперь необходим только один флакон, материал позволяет значительно сократить время предварительной подготовки стеклокерамической реставрации по сравнению с традиционным методом, а кроме того, делает процесс более управляемым и сокращает риск возможных ошибок. При этом новый праймер создает прочную и длительную связь.

В зависимости от размера обрабатываемой реставрации, 5­граммового флакона Monobond Etch & Prime хватает примерно на 60­80 реставраций. Monobond Etch & Prime может храниться при комнатной температуре 2­28° C.

Формы поставки:

  • 1 флакон Monobond Etch & Prime, 5 г.
  • Monobond Etch & Prime Test Pack 1 x 1 г.

Один праймер для любых реставраций

Также было получено регистрационное удостоверение на универсальный праймер для металла, стеклокерамики/оксидной керамики и композита — Monobond N. Этот продукт заменяет сразу два праймера — Monobond S и Metal/Zirconia Primer. Благодаря своему составу Monobond N подходит для подготовки любых реставрационных поверхностей, независимо от того, являются ли они сплавами недрагоценных или драгоценных металлов, оксидной керамики, стеклокерамики, композита или композита, усиленного волокном. Monobond N может храниться при комнатной температуре 2­28°C. Флакон необходимо плотно закрывать, чтобы не испарялся растворитель. Monobond N упрощает процедуру бондинга, так как время воздействия всегда 60 секунд для любого материала.

Синтез новых материалов для биомедицинского применения на основе наночастиц магнетита, функционализированных пептидами, синтезированными непосредственно на поверхности наночастиц. — НИР

Результаты этапа: На первом этапе работ (1 год — 2016) были получены следующие результаты. Во первых, была подобрана оптимальная методика для синтеза двух типов наночастиц магнетита 10±2нм, 50 ± 6 нм. В первом случае синтез осуществлялся за счет реакции соосаждения солей железа II и III в основной среде. Оптимизация заключалась в изменении концентраций и условий проведения реакции (температура, порядок добавления реагентов). Было получено более 10г каждого образца наночастиц магнетита в сухом виде (порошок) («М10» — 11,2 г наночастиц магнетита 10±2нм. «M50» — 10,6 г наночастиц магнетита 50 ± 6 нм). Далее были исследованы физико-химические свойства наночастиц магнетита различными методами. По данным просвечивающей микроскопии был определен размер наночастиц магнетита и распределение по размерам в материалах М10 и М50. Также при помощи ПЭМ была показана сферическая форма наночастиц. Метод динамического светорассеивания позволил определить коллоидную стабильность наночастиц в водной суспензии с концентрацией 0,05г/мл, а также гидродинамический радиус частиц или их агрегатов. Было показано, что гидродинамический радиус на порядок превосходит радиус по данным микроскопии, что говорит об образовании агрегатов. Следует отметить, что с течением времени размер агрегатов растет, что свидетельствует о нестабильности коллоидных суспензий. Анализ траектории наночастиц подтверждает эти положения. Рентгеноструктурный анализ был проведен с целью уточнения состава наночастиц, рентгеноструктурный анализ и данные мессбауровской спектроскопии подтвердили структуру магнетита для образцов М10 и М50. Также были изучены магнитные свойства. В ходе работы изучали поведение образцов во внешнем магнитном поле и определяли магнитные характеристики полученных частиц – коэрцитивную силу (33 и 147 для образцов М10 и М50 соответственно) и намагниченность насыщения (63 и 80Э для образцов М10 и М50 соответственно). В ходе второй части работы были получены наночастицы магнетита модифицированные 3-аминопропил)триэтоксисиланом МС10 и МС50 на основе наночастиц магнетита М10 и М50 соответственно. Силанизация поверхности проводилась с целью функционализации поверхности аминогруппами, получения стабильных суспензий наночастиц магнетита в воде. Было получено более 10г каждого образца наночастиц магнетит-силан в сухом виде (порошок) («МС10» — 11,4 г. «MС50» — 11,1 г). Далее были исследованы физико-химические свойства наночастиц магнетит-силан различными методами. По данным просвечивающей микроскопии было показано, что размер наночастиц не меняется в ходе силанизации. Метод динамического светорассеивания позволил определить коллоидную стабильность наночастиц в водной суспензии с концентрацией 0,05г/мл, а также гидродинамический радиус частиц или их агрегатов. Было показано, что гидродинамический радиус снижается относительно немодифицированных наночастиц магнетита, что говорит об образовании мономеров и/или меньших агрегатов. Следует отметить, что с течением времени размер по методам динамического светорассеивания не изменяется (измерения проводили в течении 30 суток), что свидетельствует о стабильности коллоидных суспензий. Были проведены качественные и количественные изучения адсорбции аминопропилтриэтоксисилана на поверхности магнетита (при помощи ИК-спектроскопии). По данным рентгеноструктурного анализа было показано, что силанизация не изменяет кристаллическую структуру оксида железа. Также были изучены магнитные свойства образцов МС10 и МС50. Было показано, что покрытие силаном не влияет на магнитные характеристики материала. Третья часть работы заключалась в проведении реакции на поверхности магнетита, амино группы магнетита вводили в реакцию с гидроксибензойной кислотой в результате чего был получен соответствующий амид кислоты. Данная реакция была проведена для обоих образцов, были оптимизированы условия карбодиимидного синтеза и получены образцы МСК10 и МСК50 на основе образцов МС10 и МС50 соответственно. Были изучены физико-химических свойства полученного материала: магнитные свойства, коллоидная стабильность, поверхностный заряд (дзета-потенциал). По данным ИК-спектроскопии было показано, что на поверхности присутствуют гидрокси-группы, что говорит об эффективной модификации. Таким образом в результате была наработаны и охарактеризованы две новые матрицы МСК10 и МСК50 (в количествах 11,3г и 10,8г соответственно) для дальнейшего синтеза пептидов.

На Кельнской выставке Solvay Silica представила новый кремниевый наполнитель для шин

12.02.2015

По сообщению пресс-службы Solvay, на посвященной производству шин Кельнской промышленной выставке Tire Technology Expo, проводящейся ежегодно, компанией Solvay Silica был представлен высокодисперсный усиливающий кремниевый наполнитель Efficium. Он добавляется в состав резины, которая идёт на изготовление шин, предназначенных для грузовых и легковых автомобилей.

При его применении производители получают заметные преимущества: улучшаются показатели производительности (благодаря повышению пропускной способности экструдеров и смесителей), обеспечивается дополнительная технологическая гибкость (благодаря вносимым изменениям в состав смеси и повышению управляемости процессом силанизации).

Использование высокодисперсного кремния – новый критерий, позволяющий оценить качество энергосберегающих шин, предназначенных для легковых автомобилей, а также сверхпрочных шин, которые рассчитаны на достаточно высокие нагрузки.

Efficium является инновационным усиливающим HDS-наполнителем, который позволяет компаниям-производителям шин обеспечить повышение производительности и конкурентоспособности своей продукции, причём, без ущерба для основных рабочих характеристик, к которым относятся износоустойчивость, сопротивление качению и сцепление с дорогой. Efficium намного облегчает переход от углеродных наполнителей для резины к кремниевым.

По словам Франсиса Шпиндлера, являющегося директором по инновациям и исследованиям компании Solvay Silica, при разработке HDS-наполнителя Efficium специалисты сняли большинство ограничений, которые были связаны с использованием кремния. В ходе анализа Efficium были подтверждены преимущества этого наполнителя в условиях промышленного производства. При тестировании готовых шин в дорожных условиях были показаны весьма убедительные результаты.

Стоит отметить, что у HDS-наполнителя Efficium очень невысокий показатель вязкости по Муни, а также более низкая температурная чувствительность. При его наличии в составе резиновой смеси улучшается размерная стабильность в процессе экструзии, к тому же, увеличивается срок хранения, что даёт возможность производить шины для достаточно широкого круга легковых автомобилей, крупнотоннажных грузовиков и коммерческих транспортных средств.

Учитывая, какие грандиозные сейчас скидки на авто, самое время посетить автосалоны на мкаде! Автомобили KIA в России сегодня — самые дешевые в мире, а с учетом спецпредложений стоит всерьез задуматься о покупке.

Источник: linaris.ru

Статьи для стоматологов — Новости стоматологии — Современная стоматология, страница 8

+ Добавить статью
  • Алек профессионально занимается фотоискусством и проводит практические курсы по основам цифровой фотографии стоматологам и зубным техникам.

    14.11.2010

  • Dentaltainer представляет собой гибкое, прочное и доступное по цене устройство, отличающееся высокой настраиваемостью

    10.10.2013

  • Ещё незабвенный Дэйл Карнеги писал рецензию на книгу Фрэнка Бэттджера “Как неудачник стал преуспевающим коммерсантом“. Не слышали? Ну, тогда это будет очень хорошо забытым старым. Там автор описал такую технологию продаж, как “Кулак Обезьяны”.

    14.10.2013

  • Кроме этого, большим преимуществом, по сравнению с большинством других методик, является скорость, с которой можно вводить и конденсировать гуттаперчу в системе корневых каналов.

    09.11.2010

  • Для мощных стоматологических систем и многопрофильных коммерческих медицинских учреждений перспективно создавать сайты как функциональные веб-порталы, предлагающие актуальную и постоянно обновляемую информацию.

    20.10.2013

  • Имплантаты имеют выраженную полированную шейку высотой 2.5 и 4мм соответственно, что обеспечивает хорошую адаптацию слизисто-надкостничного лоскута.

    29.11.2010

  • Не секрет, что престиж собирательного врача-стоматолога, увы, невысок.

    22.10.2013

  • На стоматологическом рынке появился новый операционный микроскоп Leica M320. Данный микроскоп открывает новые аспекты виденья : абсолютно четкое и яркое 3D изображение с идеальной глубиной резкости для разных стоматологических вмешательств, эндодонтии и м

    09.11.2010

  • Специалисты, конечно, адекватно представляют все это, но почему-то принято, мягко говоря, вводить пациентов в некоторое заблуждение.

    22.10.2013

  • Коронки с опорой на имплантаты не похожи одна на другую — у каждого пациента имеются специфические условия, которые нужно учитывать при выборе оптимального индивидуального решения.

    28.10.2013

  • Вопрос протезирования беззубых челюстей изучался многими авторами, благодаря чему удалось достичь значительных успехов в протезировании полными съемными протезами, особенно на верхней челюсти.

    29.10.2013

  • Стоматологические навигационные системы уже давно зарекомендовали себя в нейрохирургии и ортопедии,

    08.11.2010

  • Создав Orotol® более 40 лет назад, фирма Dürr Dental тем самым явилась изобретателем дезинфекции аспирационных устройств.

    09.10.2013

  • В конце концов, переход на цифровой метод работы не только делает работу лаборатории более эффективной, но и более прибыльной.

    07.10.2013

  • Микро и макродизайн поверхности имплантата обеспечивает прогнозируемые остеокондуктивные свойства, благодаря внутреннему шестиграннику и коническому соединению с абатментом, микрощель практически отсутствует.

    25.10.2010

  • Сдам в аренду клинику 48 120 грн

    $ 1500 • € 1331.12

    Любовь • Киев

  • Британцы уверяют, что вещество, которое они обнаружили в зубном налете, может помочь справиться с проблемой.

    26.09.2013

  • Самоуверенный малообразованный владелец бизнеса или такой же назначенный им руководитель обычно самостоятельно принимает невзвешенные решения, а в процессе их реализации выбирает неэффективные стратегии и тактики по причине недостаточной компетентности.

    17.09.2013

  • Вы можете фантастически выполнять свою работу, но все равно не иметь нужного количества пациентов.

    25.01.2011

  • Манипулятор – человек, который ищет выгод материальных и нематериальных – в виде влияния, власти, безопасности. И объект манипуляции, в данном случае собственник, от которого можно многое получить.

    20.09.2013

  • Цель достигается разными средствами: сдерживание роста зарплаты (процента от выработки врачам) несмотря на инфляцию; сохранение врачам прежнего процента от выработки при повышении цен на услуги; отказ работнику в материальной помощи в экстремальных случая

    23.09.2013

  • Для работы и выбора функций наконечника достаточно одной руки (key pad)

    10.01.2011

  • Самый короткий и лёгкий по весу бесщёточный мотор на рынке: длина – 82,5 мм, вес – 137 г с кабелем длиной 1,8 м или 3,5 м

    27.12.2010

  • Прежде всего, это человек не на своем месте. Обычно выдвиженец «сверху», кому-то и чем-то удобный, нужный.

    26.09.2013

  • Важность коммуникации врача с пациентом начали осознавать с развитием часной медицины. Кроме необходимости поиска доктора с хорошими компетенциями, возникла проблема с умением профессионально проводить консультацию.

    04.10.2013

  • Этот зуб — международный символ стоматологии — говорят мне часто дизайнеры. Отчасти это так, но следует понимать, что появился этот символ еще во времена, когда стоматологические услуги предоставляли цирюльники, которые действительно в основном занимались

    20.12.2010

  • Мы в стоматологию пришли не для того, чтобы что-либо продавать, а помогать людям!

    08.12.2010

  • олезненное или, напротив, наплевательское реагирование на критику; завышение притязаний; доминантность; стремление унизить другого; яркая персонифицированность, то есть стремление подчеркнуть свою значимость; уверенность в непогрешимости поступков и позиц

    01.10.2013

  • Однако шутки шутками, но мы решили разобраться, принесет ли данная модель успех в стоматологии? И коль скоро речь шла о том, что маркетинговую модель «МакДональдса» можно с успехом применить и в стоматологии, мы постараемся выяснить, что конкретно может п

    02.10.2013

  • Virofex® — комплексное средство для высокоэффективной экспресс-дезинфекции поверхностей и неинвазивных изделий медицинского назначения производства британской компании Topdental Products Ltd. (Silsden, England).

    03.10.2013

  • Для того, чтобы изготовить индивидуальную щетку Blizzident, потребуется сделать слепок челюсти, отправить его в зуботехническую лабораторию, где по его образцу генерируется 3D файл, а затем на 3D принтере печатается готовый продукт.

    03.10.2013

  • Вы можете БЕСПЛАТНО публиковать Анонсы стоматологических мероприятий, благодаря PerioCenter Education!

    NaviStom

  • Перенос высокоточной точной индивидуальной модели челюсти пациента в артикулятор (учитывается даже толщина регистра прикуса)

    05.11.2010

  • Ученые предположили, что мужчины, сидя в кресле стоматолога, также испытывают чувство отвращения, однако умеют подавлять его лучше представительниц слабого пола.

    31.10.2013

  • Игорь Анатольевич – состоявшийся профессионал в области стоматологического менеджмента и известный на всем постсоветском пространстве лектор

    16.09.2013

  • Так как у нас достаточно большая зуботехническая лаборатория и большой объем работы, мы регулярно используем как горизонтальные муфели, так и вертикальные

    18.02.2014

  • Основная задача медперсонала – содержать все элементы установки в чистоте. Это позволит не только избежать распространения каких-либо инфекций, но и сохранить стабильную работу оборудования.

    20.01.2014

  • Стул оборудован компактным тренажером для выполнения упражнений. Это важно для зубных техников, которые длительное время вынуждены находиться в статичной позе, что приводит к болям в спине.

    22.01.2014

  • Компания также сообщает, что данные клинических испытаний и первые результаты практикующих врачей показали, что мембрана creos™ xeno.protect сохраняет свой размер при увлажнении и чрезвычайно устойчива к разрыву

    27.01.2014

  • Константин Кальдин, независимый директор группы медицинских компаний George и George Dental Group, основатель консалтинговой компании ООО «Кальдин Консалтинг»

    31.01.2014

  • Piezomed SA-320 – новейший пьезохирургический аппарат для челюстно-лицевой хирургии и дентальной импланталогии.

    05.02.2014

  • Контролированное компьютером STA проведение анестезии позволяет вам руководить процессом, чтобы находиться ниже болевого порога пациента – без использования наименее приятного для вашего пациента инструмента… стоматологического шприца.

    11.02.2014

  • «ISO 22112 — это единственный и самый современный стандарт качества искусственных зубов, — говорит директор компании «Анис-Дент» Борис Михайлович.

    26.02.2014

  • Аппарат имеет возможность оснащения 3D детекторами двух разных видов, с максимальной областью сканирования: FOV = 11×8 см и FOV = 11×5 см. Функция Multiple FOV позволяет дискретно выбирать зону сканирования от min 5×5 cм до max 11×8 см.

    16.12.2013

  • Торговая марка «Dia-Tessin» уже давно зарекомендовала себя среди стоматологов как продукция высочайшего уровня. Ротационные инструменты для стоматологии этой марки соответствуют самым высоким требованиям специалистов.

    11.10.2010

  • В качестве благодарности за особую активность на форуме администрация объявляет о розыгрыше приза среди участников ресурса

    11.03.2014

  • Ирригация корневых каналов зубов – один из важнейших этапов при проведении эндодонтического лечения. Роль данной процедуры сложно переоценить.

    12.03.2014

  • REALGUIDE 5.0 CAD+ FULL 6 500 грн

    $ 202.62 • € 179.81

    MYDENTALSOFT • Днепр

  • Участие в этом мероприятии дает возможность распространять информацию по всему миру — везде, где работает издательство «Квинтэссенция».

    19.03.2014

  • Многочисленные вопросы к лектору свидетельствовали о большом интересе к освещаемой теме.

    04.04.2014

  • Эффективное обезболивание при лечении любой нозологической формы почти всегда требует несколько более или менее болезненных инъекций.

    07.04.2014

  • Компания EVOLON, имеющая двенадцатилетний опыт в изготовлении косметических протезов, является одним из лидеров продвижения стоматологической продукции и технологий, а также их разработке и производстве.

    11.10.2010

  • В основе работы CdTe-сенсора лежит принцип прямого преобразования рентгеновского излучения в электрический сигнал, необходимый для формирования изображения. CdTe матрица полностью чувствительна к рентгеновскому спектру излучения и способна к его прямому п

    11.10.2010

Как правильно выбрать стекловолоконные штифты

На стоматологическом приеме практикующему врачу довольно часто приходится сталкиваться со значительным разрушением коронки зуба. При этом возникает вопрос: каким способом восстановить такой зуб?

Очень часто от прочности и надежности восстановления зависит не только дальнейшая судьба одного зуба, но и эффективность и срок службы той или иной ортопедической конструкции, что значительно увеличивает ответственность врача за качество выполненной работы.

К сожалению, точно не установлено, при каком минимальном объеме сохранившихся тканей необходимо использовать штифты. Принятое решение основывается прежде всего на личном опыте врача и его интуиции. Очевидно, что решения иногда принимаются не совсем обоснованные.

Ранее было распространено мнение, что после эндодонтического лечения происходит ослабление зуба, которое проявляется в повышенной опасности перелома корня. В результате появился миф: «Внутриканальный штифт повышает прочность корня зуба, ослабленного в результате эндодонтического лечения». Однако это не так. Неоспоримым является тот факт, что внутриканальные штифты применяются только с целью создания надежной ретенции будущей реставрации.

Кроме того, использование штифтов позволяет предохранить апикальную область и корневой канал от бактериальной контаминации вследствие возможного микроподтекания.

Некоторые авторы (Чиликин В., 2007) указывали на необходимость применения внутриканальных штифтов только при сохранившейся одной стенке либо при полном отсутствии стенок зуба.

Однако, на наш взгляд, при этом необходимо учитывать и толщину оставшихся стенок зуба. Она должна составлять не менее 1,5—2 мм. Если же все стенки зуба сохранены, но их толщина незначительна, необходимо использование внутриканальных штифтов. Кроме того, большое значение имеет сохранившийся обод корня зуба высотой не менее 2 мм, представленный здоровыми тканями.

Нередко мы слышим от наших коллег стоматологов-ортопедов, что часто происходит перелом коронковой части зубов, восстановленных при помощи стекловолоконных штифтов и покрытых искусственными коронками. Такая ситуация действительно может иметь место при использовании некачественных стекловолоконных штифтов. Но такого никогда не бывает при работе штифтами высокого качества.

Исследования Mannoci и Ferrari выявили 9 % переломов корня после реставрации литыми конструкциями в течение первых 4 лет и 0 % после реставрации стекловолоконными штифтами за аналогичный период.

Учитывая вышеизложенное, в своей практике мы широко применяем стекловолоконные штифты «Ребилда Пост» (VOCO, Германия), на примере которых расскажем, на какие характеристики нужно обращать внимание при выборе внутриканальных штифтов.

Во-первых, штифты должны иметь дизайн двойной конусности — меньший диаметр в апикальной трети и больший — в коронковой части, т. е. обладать цилиндрически-конической формой, максимально приближенной к анатомическому строению корневого канала (рис. 1).

Рис. 1. Дизайн стекловолоконных штифтов «Ребилда Пост» и штифтов российских производителей.

Это обеспечивает препарирование, сохраняющее структуры зуба, по сравнению с препарированием, которого требуют системы штифтов с параллельными стенками (Manhart J., 2009).

Во-вторых, очень важно, чтобы штифт обладал рентгеноконтрастностью и четко контурировался в корневом канале при радиовизиографии. За счет присутствия в «Ребилда Пост» особого обработанного наполнителя штифты имеют высокую рентгеноконтрастность.

В-третьих, в отличие от штифтов, выпускаемых другими компаниями, транслюсцентность «Ребилда Пост» близка к дентину зуба (27,2 % и 28,1 % соответственно).

В-четвертых, чем больше наполнителя по сравнению с эпоксидной смолой содержится в штифте, тем более прочным и устойчивым к переломам будет штифт. Важно также правильно выбрать материал для фиксации стекловолоконных штифтов.

В настоящее время чаще всего для фиксации штифтов используют композиционные материалы двойного отверждения. Компоненты их адгезивной системы вступают в физическое и химическое взаимодействие с дентином корня и с композитными материалами [2]. Но и эти цементы не являются идеальными для фиксации, т. к. имеют недостатки:

  1. применение бонда увеличивает время работы;
  2. они чувствительны к чистоте поверхности. Кроме того, для получения прочной связи важно, чтобы материал для фиксации и материал, используемый для восстановления коронковой части зуба, имели одинаковый состав. При применении композиционных цементов двойного отверждения и композиционных материалов образование прочной связи между ними вызывает сомнение.

Поэтому мы отдаем предпочтением специальным материалам — упроченным композитам двойного отверждения и низкой вязкости (корматериалам), например «Ребилда ДЦ». Особенностью данного материала является то, что его можно использовать как для фиксации штифтов, так и для восстановления разрушенной коронковой части зуба. «Ребилда ДЦ» имеет консистенцию композита повышенной текучести, что позволяет заполнить все поднутрения. Толщина допустимо вносимого слоя составляет 4 мм.

КЛИНИЧЕСКИЙ СЛУЧАЙ

Пациентка М., 53 лет, обратилась в стоматологическую клинику с целью подготовки к ортопедическому лечению. После консультации врача-ортопеда было решено провести повторное эндодонтическое лечение зуба 3.3.

В последующем планировалось установить стекловолоконный штифт, а затем изготовить металлокерамическую коронку на зуб 3.3.

Для восстановления коронковой части зуба и фиксации стекловолоконных штифтов выбрана система «Ребилда Пост» (Rebilda Post, VOCO, Германия), в которую входят стекловолоконные штифты «Ребилда Пост», калибровочные дрили, композит двойного отверждения низкой вязкости «Ребилда ДЦ», адгезивная система «Футурабонд ДЦ». При помощи этой системы можно провести фиксацию стекловолоконного штифта и восстановление культи зуба в считанные минуты.

После наложения коффердама и первичного прохождения канала Largo Peeso-Reamer была создана окончательная конфигурация канала калибровочным дрилем, соответствующим диаметру выбранного штифта, проведена припасовка штифта в канале (рис. 2).

Рис. 2. Создание окончательной конфигурации корневого канала при помощи калибровочного дриля.

В наборе «Ребилда Пост» имеются штифты трех размеров. Каждому размеру штифта соответствует калибровочный дриль, входящий в комплект. Благодаря хорошей режущей способности этих дрилей не требуется дополнительного применения других инструментов (рис. 3).

Рис. 3. Калибровочный дриль по сравнению с разверткой.

Кроме того, калибровочный дриль имеет большую длину, чем аналогичные инструменты других фирм-производителей, что позволяет свободно проходить корневой канал зубов даже с высокой клинической коронкой (рис. 4).

Рис. 4. Зуб 3.3 после обработки канала калибровочным дрилем.

Для тщательной герметизации апикальной части канала глубину пространства под штифт следует выбирать таким образом, чтобы оставалось не менее 4 мм обтурированного корневого канала (Manhart J., 2009).

Подготовка штифта к фиксации заключается в следующем: штифт очищают спиртом, высушивают воздухом. Далее тактика врача зависит от того, какие штифты используются — силанизированные или несиланизированные. Если штифт не силанизирован, то проводят его силанизацию путем нанесения на поверхность имеющегося в наборе специально для этих целей керамического бонда (Ceramic Bond), который подсушивают воздухом (рис. 5).

Рис. 5. Силанизация штифта.

После этого штифт нельзя трогать руками. Обращаем внимание на то, что штифты «Ребилда Пост» уже силанизированы, т. е. покрыты слоем поверхностно-активного вещества, поэтому нанесение керамического бонда на них не является обязательным.

Дезинфекцию внутриканального пространства осуществляют орошением его 3%-ным раствором гипохлорита натрия, промыванием дистиллированной водой и высушиванием бумажными штифтами.

Далее внутриканальное пространство и твердые ткани зуба обрабатывают самопротравливающим адгезивом двойной полимеризации «Футурабонд ДС» в течение 20 секунд и высушивают струей воздуха (рис. 6).

Рис. 6. Внесение адгезива «Футурабонд ДЦ» с помощью микробрашей.

Имеются противоречивые данные о том, следует ли проводить полимеризацию адгезива в корневом канале или нет. Одни авторы указывают на необходимость полимеризации адгезива до внесения цемента, другие отмечают, что фотополимеризацию адгезива в канале не нужно проводить, чтобы избежать образования наплывов, которые могут привести к нарушению прилегания штифта. Используя «Футурабонд ДЦ», мы не проводим его полимеризацию, т. к. он сам полимеризуется химическим путем в течение 3 минут. Поэтому исключена его неполная полимеризация в глубине корневого канала.

Напомним, что светопроводимости стекловолоконных штифтов недостаточно для фотополимеризации светоотверждаемого материала в корневом канале. Поэтому штифты необходимо фиксировать только на материалы двойного отверждения, а не стеклоиономерные цементы или другие материалы. В данном клиническом примере сразу после нанесения адгезива в пространство, подготовленное под штифт, внесен композит двойного отверждения «Ребилда ДЦ» и установлен штифт.

Проводена фотополимеризация в течение 40 секунд. Далее коронковая часть зуба восстановлена второй порцией материала «Ребилда ДЦ» (рис. 7).

Рис. 7. Восстановление коронковой части зуба 3.3 при помощи «Ребилда ДЦ».

Проанализировав клинические ситуации, мы пришли к выводу, что во многих стоматологических клиниках приобретаются стекловолоконные штифты и материалы для их фиксации по более низкой цене сомнительного качества (штифты с параллельными стенками, с низким содержанием стеклянных волокон и большим объемом эпоксидной смолы). В результате этого возникает ряд осложнений (перелом коронки зуба, расцементировка штифтов и т. д.), вся вина за которые возлагается на врачей.

Но они и рады были бы использовать хорошие материалы, однако работают с тем, что покупают работодатели.

Мы считаем, что, только используя в своей работе достойные стекловолоконные штифты и материалы, можно создавать реставрации, альтернативные по сроку службы штифтово-культевым вкладкам.

Таким образом, усиленные композитом стекловолоконные штифты являются хорошим выбором благодаря быстрой и простой методике их применения, а также оптическим преимуществам (Брудер М., 2008). Кроме того, применение стекловолоконных штифтов, композитного цемента для их фиксации и упроченного композита для восстановления культи обеспечиваeт высокую прочность фиксации, стабильность внешней конструкции реставрации и восстановление оптимальной структуры утраченных твердых тканей зуба (Terry D. A., 3).

ЛИТЕРАТУРА
  1. Manhart J. Композитные упроченные волокнами эндодонтические штифты // Endodontic practice. — 2009. — сентябрь. — С. 17—21.
  2. Edelhoff D., Spiekermann H. Все о современных системах корневых штифтов // Новое в стоматологии. — 2003. — № 5. — С. 44—48.

Фиксация циркония: основные и новые концепции

 

Десяти-метакрилоилоксидецилдигидрофосфат — это нечто вроде скороговорки для тех, кто не является химиком по профессии, поэтому в повседневной жизни этот адгезивный мономер именуется просто MDP (аббревиатура, образованная с использованием трех начальных букв). Данный химический агент был разработан Kuraray Noritake Dental в 1981 году для повышения прочности сцепления с гидроксиапатитом, и с тех пор является незаменимым в стоматологии. Фиксация циркониевых реставрации, между прочим, также невозможна без MDP мономера.

 

Требования к непрямым реставрациям

 

Непрямые реставрации в современной стоматологии должны соответствовать как минимум трем требованиям. Прежде всего, они должны обеспечивать сохранение тканей зуба. Для любой коронки, как правило, нужно пожертвовать приблизительно 70% эмали и дентина, и целесообразность таковой жертвы может быть оправдана только при обеспечении надежного прогноза функционирования реставрации. Однако, учитывая, что адгезивные протоколы двигаются вперед с огромной скоростью, объем необходимой редукции твёрдых тканей сегодня можно значительно уменьшить, не компрометируя при этом надежности соединения. В подобных случаях можно использовать циркониевые реставрации. Последние предполагают проведение процедур как пескоструйной обработки, так и нанесения адгезивного мономера MDP.

Долговечность является вторым требованием для непрямых реставраций. Это свойство реставрации во многом связано с параметрами прочности на изгиб используемого материала. И хотя цирконий – материал довольно надежный, но на прогноз функционирования такового также значительно влияет метод фиксации реставрации на зубе. Последний, но не менее важный, критерий – это эстетический параметр реабилитации. С этой точки зрения, металлокерамические коронки находятся уже в прошлом, а золотым стандартом сегодня являются уже цельнокерамические конструкции. Репутация циркония с точки зрения эстетики была несколько «подмочена» чрезмерной белизной представителей первых поколений данного материала. Теперь же диоксид циркония доступен в разных оттенках и существуют даже многослойные его виды (KATANA Zirconia ML, STML и UTML, все Kuraray Noritake), которые обеспечивают необходимый эстетический результат. Спекание циркония остается возможным вариантом облицовки, используемым наиболее часто. Многослойная реставрация помогает добиться разных оттенков прозрачности в области режущего края конструкции и ее опаковости в пришеечной области: таким образом, свет проходит через режущую часть реставрации, но блокируется на участке шейки зуба. Такие материалы как KATANA Zirconia ML позволяют еще и максимально сымитировать естественные ткани в области тела реставрации, оптимизируя сам процесс их выбора: например, при восстановлении шейки оттенком тела А1, прозрачность такового увеличивается до области режущего края ровно на два переходных оттенка.

Фото 1. KATANA Zirconia UTML

Фото 2. KATANA Zirconia STML

Фото 3. KATANA Zirconia ML

Фото 4. Виниры были изготовлены из KATANA Zirconia UTML и окрашены с использованием внешнего красителя CERABIEN ZR (Kuraray Noritake).

Поверхность

На примере Daniele Rondoni из Савоны (Италия) можно отследить, как изменяется мир зубных техников при использовании циркониевых материалов вместо их керамических аналогов. Согласно философии Rondoni, первичный выбор реставрационных материалов должен быть достаточно широким для реализации специфических индивидуальных решений, при этом использование керамики возможно в комбинации с дисиликат-литиевыми или диоксид циркониевыми колпачками, что помогает максимизировать эффект естественной имитации реставрации. Используя спеченную керамику, техник может модифицировать текстуру реставрации для придания ей соответствующих «возрастных» параметров. Что касается структуры поверхности, то тщательная полировка окклюзионной поверхности является лучшей профилактикой истирания зубов-антагонистов и помогает поддерживать оптимальный окклюзионный баланс. Таким образом, твердость материала отходит на второй план, а первый занимают параметры гладкости и резистентности материала.

Прочность на изгиб

При выборе материала для реставраций зубной техник остановится на многослойном варианте KATANA Zirconia Ultra Translucent Multi-Layered (UTML) для виниров или коронок во фронтальном участке. Прозрачность данного циркониевого образца сравнима с прозрачностью стекла.

Данный аспект является крайне важным для реставраций резцов и клыков обеих челюстей. Коронка из KATANA Zirconia UTML идеально гармонирует с соседними естественными зубами еще и благодаря тому, что данный тип материала не отличается чрезмерной белизной. Эстетический материал диоксида циркония второго поколения спекается при температуре в 1550° С, эту температуру поддерживают в течение 2 часов. Зубной техник должен быть в курсе разницы вышеупомянутой температуры и режима для KATANA Zirconia High Translucent Multi-Layered в 1500 °C.

При более обширных мостовидных конструкциях следует использовать именно последний упомянутый циркониевый материал, поскольку KATANA Zirconia Super Translucent Multi-Layer (STML) предназначена для производства протетических конструкций, не превышающих длину в 4 зубных единицы. KATANA Zirconia UTML может использоваться для небольших передних несъемных протезов, но больше она все же подходит для одиночных мостов и виниров.

Причина подобного узкого предназначения состоит в том, что прочность на изгиб этих высокоэстетичных материалов из диоксида циркония ниже, чем у стандартного диоксида циркония — 1125 Мпа, который подходит для изготовления довольно больших протетических элементов. Прочность на изгиб высокоэстетичных разновидностей диоксида циркония (приблизительно 750 МПа [STML] и 550 МПа [UTML]) является вполне достаточной для обеспечения долговечности функционирования одиночных эстетических реставраций и мостовидных конструкций с ограниченным пролетом.

Препарирование

Прочность на изгиб не является единственным решающим фактором обеспечения функциональной надежности реставраций, огромное значение имеют также и другие свойства материала, как и специфика этапов подготовки к фиксации реставраций. Препарирование зубов должно быть проведено с формирование шампфера, без каких-либо острых краев и глубоких уступов по типу плеча. Очевидно, что также желательно избегать любого вида поднутрений. Поскольку реставрации фиксируются адгезивно, рекомендовано исключить наличие препаровочных каналов, а все края должны быть аккуратно закруглены. При препарировании под полную коронку необходимо следить, чтобы высота редукции тканей с палатинальной и вестибулярной сторон была строго одинаковой. При препарировании под виниры величина редукции эмали в области режущего края и шейки не должна превышать 0,4-0,8 мм, а с лабильной стороны – не более 0,5 мм. Для вкладок достаточно удалить около 1 мм толщины тканей, а при выполнении полных коронок аналогичный параметр пространства следует обеспечить с латеральных сторон реставрации.

Минимальная толщина стенок под реставрации из материала KATANA

Поддерживайте толщину прессованной керамики в 0,8 мм во всех областях зуба. При отделке циркониевого каркаса его толщина должна быть не менее 0,4 мм.

Фиксация

Для фиксации циркониевых конструкций предложено множество вариантов и модификаций. По мнению профессора Matthias Kern из Кильского университета в Германии, дальнейшие исследования в данной области в общем-то уже и не оправданы. Как ученый и практик, Kern участвовал в процессе разработки протокола цементации диоксида циркония на протяжении последних 20 лет. Основываясь на своем большом опыте, ученый убежден, что для достижения надежной цементации диоксида циркония необходимо выполнить три основных требования: во-первых – фиксация без коффердама – это не фиксация; во-вторых – необходимость достижения микромеханической ретенции путем пескоструйной обработки; в-третьих – необходимость обеспечения химической связи. Основываясь на обширных исследованиях, Kern убежден, что химическая адгезия может быть достигнута только при использовании MDP мономера. Его первая публикация, посвященная данной теме, датируется еще 1998 годом, и в ней был описан опыт использования PANAVIA (Kuraray Noritake), содержащий MDP-мономер, для обеспечения адгезии диоксида циркония после пескоструйной обработки реставрации.

Пескоструйная обработка

Стоматологи и зубные техники пробуют найти альтернативу пескоструйной обработке циркония, но попытки подобных исследований остаются пока только попытками. Было предложено присоединить к цирконию слой диоксида кремния, который должен был укрепить связь реставрации, но, по словам Kern, такие и подобные им нововведения по типу метода Rocatec оказались неуспешными. Силанизация циркония также малоэффективная, поскольку материал не вступает в реакцию с силаном. Следовательно, без пескоструйной обработки не обойтись. Последнюю можно проводить в небольшой камере, обеспечивая незначительное давление воздуха в 0,5 бар для мягкого типа абразии, и 2,5 бар – для жесткого. Однако параметр давления не является ключевым. Kern рекомендует проводить пескоструйную обработку при давлении в 1 бар, что обеспечивает надлежащую шероховатость поверхности. Очевидно, что внешняя часть реставрации должна быть максимально защищена от влияния абразивных частиц. На обрабатываемую поверхность также стоит наносить краситель (водостойкий маркер), который начинает исчезать во время пескоструйной обработки, обеспечивая более полный контроль над процессом абразии.

Фото 5. Пескоструйная обработка оксида циркония при низком давлении является обязательной для эффективной адгезии.

Адгезивный мономер

После пескоструйной обработки поверхности реставрации ее можно очистить с использованием спирта, хотя данный шаг является необязательным. Если спирт контаминируется остатками слюны эффект его действия можно считать нулевым. Тем не менее, главное – обеспечить фиксацию циркония с использованием материала, содержащего MDP-мономер. Последний отсутствует в стеклоиономерных цементах, которые также иногда используются для цементирования эстетических реставраций по причине простоты их использования. Kern не советует применять подобные материалы. Результаты исследований свидетельствуют о том, что композитные цементы, содержащие MDP-мономер, обеспечивают наиболее долговременные результаты функционирования циркониевых конструкций. Самым старым известным цементом в этой категории является PANAVIA EX, который был представлен на рынке еще в 1983 году. Оптимизированный вариант PANAVIA V5 был введен в практику совсем недавно как единственный цемент, который можно использовать абсолютной для всех видов фиксации. Все цементы и бондинговые агенты, выпускаемые фирмой Kuraray Noritake, содержат MDP-мономер.

Некая ирония состоит в том, что Kern, проводя свои исследования в штате Мэриленд в США на протяжении двух лет, зарегистрировал замечательные результаты функционирования именно адгезивных мостов типа Мэриленд после соответствующей их обработки и бондинга. Также было установлено, что фиксация подобных конструкций является более долговечной при использовании дизайна реставрации только с одним фиксирующем крылом. Например, если адгезивный мостик из двуокиси циркония с одним ретенционным крылом фиксируется с использованием цемента, содержащего MDP-мономер, замещая при этом, например, боковой верхний резец, благоприятный прогноз подобной конструкции может достигать 20 лет. Уровень успешности подобных реставраций на протяжении 5 лет составляет 95,2%, аналогичные результаты характерны и для классических мостовидных конструкций из циркония.

Таким образом, пескоструйная обработка и применение MDP-мономера являются обязательными этапами для обеспечения прочной адгезии циркониевых реставраций. Кроме того, MDP-агент сам по себе является чрезвычайно долговечно служащим химическим веществом, который повышает результаты протетической реабилитации пациентов.

Источник: stomatologclub.ru

Surface Passivation for Single-molecule Protein Studies

1. Вставьте подготовка и очистка

Микрофлюидных камера состоит из кварцевого горкой и покровного стекла. В призма типа полного внутреннего отражения флуоресценции (TIRF) микроскопия, поверхность кварцевой слайд изображается. Таким образом, важно, чтобы очистить кварцевый слайд тщательно с использованием H 2 O, ацетон, KOH, и Piranha решений. Че это многоэтапный очистки исключает флуоресцентные органические молекулы на поверхности, которая мешать измерений одной молекулы флуоресценции. Кроме того, пиранья травление делает поверхность гидрофильной кварц путем генерации гидроксильных групп. Свободные гидроксильные группы необходимы для реакции амино-силанизации в шаге 3.

  1. Бурение кварцевые горки. Дрель пару отверстий в кварцевую слайда с 3/4 мм алмаз бурового долота (рис. 2а). Если несколько каналов желании развернуть больше годовыхIRS отверстий (рис. 2б). Эти отверстия используются для инъекционных растворов в микрожидком камеры на шаге 7.
    1. Держите сверло мокрые в H 2 O при бурении. H 2 O выполняет роль смазки, что увеличивает срок службы бурового долота.
    2. Иногда вытирая кончик бурового долота помогает сверления отверстий.
    3. После сверления отверстий, отметьте одну сторону горкой для легкой идентификации в процессе ПЭГилирования. Маркеры могут быть использованы в качестве ссылки, чтобы избежать путаницы в дальнейшем. Для маркировки, алмаз сверло можно использовать. Не используйте ручку с чернилами может получить на поверхности.
  2. Очистка с H 2 O. Поместите слайды в окрашивания стеклянной банке. Обычно от 5 до 15 скользит могут быть размещены в одном банке. Промыть слайды с MilliQ H 2 O. Повторите это 3 раза и разрушать ультразвуком слайды с MilliQ H 2 O в течение 5 мин, чтобы удалить грязь. Утилизировать воду и промыть слайды снова 3 разаMilliQ H 2 O. Отметим, что 130 Вт сила ультразвуком используется для этого протокола. Повышенная мощность ультразвуком может уменьшить срок службы кварцевых предметных стеклах.
  3. Очистка с помощью ацетона. Замените MilliQ H 2 O с ацетоном. Разрушать ультразвуком слайды с ацетоном в течение 20 мин или дольше.
  4. Промывка H 2 O. Откажитесь от ацетон и промыть слайды с MilliQ H 2 O. Повторить 3 раза, чтобы удалить любые остатки ацетон.
  5. Очистка с помощью КОН. Замените воду с 1 М КОН и разрушать ультразвуком слайды для 20 мин или дольше. Чрезмерное травления (например, лечение КОН на ночь) повысит качество поверхности, но введет царапины, которые могут помешать флуоресцентных изображений.
  6. Промывка H 2 O. Промыть слайды с MilliQ Н 2 О на 3 раза, чтобы удалить следы КОН.
  7. Пиранья травления.
    1. Перенесите слайды в держатель слайдов Duran или заказ держателя тефлоновой и пласе их в химическом стакане (1 л), который находится в химическом капотом.
    2. Заполните стакан с 450 мл H 2 SO 4.
    3. Добавить 150 мл H 2 O 2 для 3:01 соотношения H 2 SO 4 и H 2 O 2. Как только раствор закипит спонтанно, повышением температуры более 90 ° С. Убедитесь в том, что решение Н 2 О 2 является при комнатной температуре перед началом реакции. В противном случае, температура кипения раствора может быть ниже 90 ° С.
    4. Раствор перемешивают в течение правильного смешивания и пусть стакан спокойно в течение 20 мин.
    5. Возьмите слайды из пираний растворе вместе с держателя слайдов, и поместить их в держатель слайдов, содержащего MilliQ H 2 O. Между тем, отказаться от пираньи решение в назначенный бутылки отходов как только он достигнет комнатной температуры.
    6. Промыть слайды 3 раза MilliQ H 2 O. Особую осторожность должны быть приняты в дальнейшем степс, чтобы избежать любого возможного загрязнения слайдов. Перейдите к шагу 3. Рекомендуется незамедлительно приступить к следующим шагам.
      * Внимание: Решение пираньи чрезвычайно реактивным. При работе с этим решение дополнительная следует проявлять осторожность. Кроме того, когда по ошибке, смешанного с органических растворителей, таких как ацетон, это может привести к взрыву.

2. Покровные очистки

Микрофлюидных камера состоит из кварцевого горкой и губы крышку с. При использовании призмы типа TIRF микроскоп, поверхность покровным не отображены. Таким образом, это достаточно, чтобы очистить покровное только с Н 2 О и КОН. В случае, если покровное должна быть отображены (например, через цель типа TIRF микроскопии), рекомендуется для лечения покровные с пираньи решения (этап 1.7). Заметим, что если ПЭГилирование поверхности покровного не высокого качества, оно может действовать в качестве поглотителя белковг порождают различия в концентрации белка.

  1. Промывка H 2 O. Место покровные (24 х 30, 24 х 40 или 24 х 50 мм 2) в окрашивания стеклянной банке. Обычно от 5 до 15 покровные могут быть размещены в одном банке. Промыть покровные 3 раза с MilliQ H 2 O.
  2. Очистка с помощью КОН. Замените воду 1М КОН и разрушать ультразвуком покровные в течение 20 мин или дольше.
  3. Промывка H 2 O. Промыть покровные 3 раза MilliQ H 2 O для удаления следов КОН. Перейдите к шагу 3.

3. Амино-силанизация слайдов и покровные

Функционализации поверхности кварцевых предметных стеклах и покровные с аминогруппой с помощью химии амино-силанизация. Метанол используется в качестве растворителя и уксусной кислоты в качестве катализатора для реакции амино-силанизация.

  1. Промывка метанолом. Замените MilliQ H 2 O в окрашивания блюд (от SТЭЦ 1 и 2) метанолом. Хранить слайды и покровные в метаноле до шаге 3.3. Не хранить горки и покровные в метаноле в течение неоправданно длительного периода времени (например, несколько часов) с примесей в метаноле будет адсорбироваться на поверхности.
  2. Подготовка амино-силанизации решение.
    1. Промыть пайрексовой колбе несколько раз метанолом. Обрабатывают ультразвуком колбу с метанолом в течение 5 мин или дольше. Он сообщил, иметь специальный сосуд, который поддерживается в чистоте.
    2. Налейте 100 мл метанола в колбу.
    3. Добавляют 5 мл уксусной кислоты.
    4. Добавьте 3 мл APTES (3-аминопропилтриметоксисилан) и аккуратно перемешать, встряхивая его.
  3. Амино-силанизация. Замените метанола в окрашивания блюд, которые содержат слайды и покровные с реакционной aminosilanization смеси.
    1. Инкубировать в течение 20-30 мин. Во время инкубации, разрушать ультразвуком раз в течение 1 мин.
  4. Промывка метанолом. Замените AРеакция minosilanization метанолом. Отменить метанола и добавить свежий раствор метанола. Повторите эту процедуру три раза.

4. Пассивации поверхности Использование полимера (первый раунд)

Пассивации амина покрытием поверхности кварцевых предметных стеклах и покровные путем конъюгации NHS-эфира полиэтиленгликоля (ПЭГ). Эта реакция осуществляется с насыщающей концентрацией ПЭГ растворе при рН 8,5 в течение ночи.

  1. Сушка горки и покровные. Высушите горки и покровные, используя N 2 газ и разместить их в чистых пипеток коробки таким образом, чтобы сторона, которая должна быть ПЭГилированный вверх. Пипетка коробка частично заполнен MilliQ H 2 O. Это влажная среда предотвращает ПЭГилирование решение от высыхания во время инкубации в течение ночи.
  2. Подготовка буфера реакции. Подготовка 0,1 М бикарбоната натрия свежего буфера (рН 8,5) путем растворения 84 мг бикарбоната натрия в 10 млMilliQ H 2 O. Там нет необходимости корректировки рН. Этот раствор можно хранить в замороженном виде следующего использования (например, на стадии 6.1).
  3. Подготовка ПЭГилирование решение.
    1. Приготовить смесь ПЭГ 0,2 мг биотинилированных NHS-эфир ПЭГ (5000 Да) 13 и 8 мг NHS-эфира MPEG (5000 Да) в 1,5 мл трубки. При подготовке N количество слайдов, готовить N раз большее количество смеси ПЭГ в одной пробирке.
    2. Добавить 64 мкл (или N раз 64 мкл для N количество слайдов) свежеприготовленного буфера (Шаг 4.2). Внесите его вверх и вниз, чтобы растворить их полностью.
    3. Центрифуга с 16100 мкг в течение 1 мин для удаления пузырьков воздуха. Не пипетки впоследствии. В противном случае, пузырьки воздуха сформируют которые препятствуют ПЭГилирования на шаге 4.4.
  4. ПЭГилирование.
    1. Оставьте 70 мкл ПЭГилирования смеси высушенной кварцевого слайда с шага 4.1. Используйте 90 мкл в случае 24 х 50 мм 2 соуerslip.
    2. Аккуратно поместите высушенный покровное с шага 4.1 над раствором.
    3. Чтобы иметь форму и высокое качество ПЭГилирования, заботиться, чтобы не вводить пузырьков воздуха. В связи с поверхностным натяжением, большинство воздушных пузырьков может спонтанно оставить объем реакционной смеси в течение пяти минут благодаря поверхностному натяжению.
    4. Инкубируйте слайды в темном и влажной среде. Период полураспада NHS-эфира PEG, которые мы используем при рН 8 составляет около одного часа. Как минимум, инкубировать их в течение 2 часов. Инкубации в течение ночи приводит к более высокому качеству ПЭГилированием (данные не показаны).

5. Долговременное хранение

Хранение слайды Пегилированный и покровные в N 2 при температуре -20 ° С.

  1. Сушка горки и покровные. Тщательно разобрать горка и покровное, сдвинув покровное боку, промойте их MilliQ H 2 O, и высушите их с N 2.
  2. Хранение горки и покровные. Фог немедленного использования, выполните процедуру для второго тура ПЭГилирования (шаг 6). Для того чтобы хранить в течение более длительного периода времени, выполните следующие шаги.
    1. Поместите пару ползуна и покровное в 50 мл пробирку так, чтобы поверхности ПЭГилированные сталкиваются друг от друга.
    2. Частично закрыть трубу, вакуумные трубки, а затем заполнить его с N 2. Эти шаги помогают сохранению поверхность пегилированного в течение длительного периода времени. Винт трубку плотно и хранить его при температуре -20 ° С. Качество слайдов остается хорошим на срок до 3 месяцев (рис. 3, справа).

6. Пассивации поверхности Использование полимера (второй тур)

Дополнительная раунд ПЭГилирования чтобы сделать слой плотнее PEG, а также, чтобы утолить все оставшиеся аминогруппы на поверхности. Использование коротких молекул NHS-эфир ПЭГ (333 Да) может быть эффективным в проникновении в существующую ПЭГ слоя. Это рекомендациядуется, чтобы сделать эту второй раунд ПЭГилирования прямо перед использованием слайд.

  1. Подготовка буфера реакции. Подготовка 0,1 М бикарбоната натрия свежего буфера (рН 8,5). Замороженный раствор, полученный на стадии 4.2, также могут быть использованы.
  2. Подготовка ПЭГилирование решение. Растворить 7 мкл 250 мМ MS4-PEG в 63 мкл буфера бикарбоната натрия.
  3. ПЭГилирование. Выполните ту же процедуру, как в шаге 4.4. Инкубировать 30 мин до в течение ночи.
  4. Сушка горки и покровные. Разберите пару слайде и покровное, промойте их MilliQ H 2 O, высушить их с N 2, и держать их в чистом поле пипетки. Перейдите по сборке микрофлюидных камеру в шаге 7.

7. Сборка микрофлюидном палату

Сборка микрофлюидных камеру, используя пару кварцевой слайд ПЭГилированного и покровное. Двусторонняя липкая лента используется в качестве прокладки. Герметизации камеры эпоксидным клеем и, таким образом,lutions вводятся через отверстия в кварцевой слайда.

  1. Наведите кварцевый слайд на плоской поверхности, чтобы сторона ПЭГилированный вверх.
  2. Сделать канал (ширина от 5 до 7 мм) по диагонали на поверхности ПЭГилированного, поставив двусторонние липкие ленты на слайде. Убедитесь, что отверстия расположены в центре канала. Позаботьтесь, чтобы не испортить поверхность Пегилированный в процессе принятия камеру. Это можно сделать многоканальный слайд с путем размещения и приклеить двухсторонний липкие ленты-разному (см. рисунок 2).
  3. Аккуратно поместите покровное Пегилированный на вершине, чтобы завершить камеру. Боковая ПЭГилированный должна быть обращена вниз.
  4. Закройте камеру, нажав покровное над районом, где двусторонние ленты размещены. Сделайте это осторожно, но тщательно, так что камера становится водой плотно закрытыми.
  5. Закройте края камеры эпоксидным клеем.
  6. Остановите Стрептавидин или Neutravidin набиотинилированный PEG слой добавлением 50 мкл 0,1 мг / мл стрептавидина или Neutravidin раствора в Т50 (10 мМ Трис-HCl [pH 8,0], 50 мМ буфера NaCl) с использованием P200 пипетки. Через 1 мин инкубации на одном уровне с 100 мкл буфера T50.
  7. Добавить биотинилированных биологических молекул для работы с изображениями вашего одиночных молекул.

8. Вставьте Переработка

Переработка кварцевые слайды. Подержанные горки перерабатываются, сняв покровные и двухсторонние липкие ленты.

  1. После использования хранить камеры в водопроводной воде. Долгосрочный инкубации в воде облегчает разборку камер.
  2. Отварить камеры в водопроводной воде с использованием микроволновой печью. Используйте стакан Pyrex. Варить в течение 10 мин или дольше.
  3. Взлетел покровные и двухсторонние липкие ленты, используя лезвие бритвы. Не нажимайте кварцевый слайд перпендикулярно ее плоскости. В противном случае, он ломает. Держите лезвие от канала. Ветхий Заветherwise, он вводит царапин на канале.
  4. Промыть слайды, используя бытовое моющее средство, потерев их пальцами.
  5. Поместите слайды в окрашивания стеклянной банке. Обычно от 5 до 15 скользит могут быть размещены в одном банке. Добавить 10% бытовое моющее средство и разрушать ультразвуком слайды для 20 мин или дольше. Промыть слайды с большим количеством вкладок воды.
  6. Переходите к этапу 1.2.

Силанизация — обзор | ScienceDirect Topics

11.6 Новый подход: прививка биоактивных полимеров на титановые имплантаты

Прививка органических биоактивных полимеров к металлическим поверхностям является одним из ключевых решений для разработки биосовместимых и «биоинтегрируемых» поверхностей ортопедических имплантатов. Действительно, как описано выше, это одна из многочисленных стратегий, которые были разработаны для улучшения остеоинтеграции имплантатов: HAP-покрытия, физические (термические, лазерные, дробеструйные и т.) и химической (травление) обработки. Тем не менее, даже если все стратегии были разработаны с целью усиления взаимодействия белок/клетка/поверхность, ни одна из них не показала требуемых долговременных биологических свойств с помощью анализов in vivo и не была легко воспроизведена и применима в промышленных условиях. шкала.

Недавно были разработаны новые методы поверхностной пластики для функционализации имплантатов из биоматериала, которые представляются более перспективным подходом для создания поверхностей из биоактивных биоматериалов.Технологии прививки сначала были разработаны на таких полимерах, как полиэтилентерефталат 7, 11, 14 , а затем применены к металлическим поверхностям, таким как титан Ti и титановый сплав TA6V. 8, 11, 36–40 Эти методы функционализации поверхности заключаются в ковалентном связывании биоактивных – натуральных или синтетических – молекул, которые обеспечивают хорошую устойчивость к сдвиговым нагрузкам и идеальное сцепление поверхности. Тем не менее, как подробно описано выше, функционализация поверхностей пептидами, которая сначала казалась самым разумным решением для создания «биоактивных» поверхностей, но менее перспективна, поскольку пептиды являются дорогими молекулами, они недостаточно специфичны, когда линейны, и они чувствительны. к ферментативной нестабильности.Более того, выход и воспроизводимость прививки пептидов нелегко контролировать (по крайней мере, в промышленном масштабе), а анализов in vivo слишком мало, чтобы сделать заключение.

Таким образом, вывод, который следует из обзора литературы по разработке поверхностей биоактивных материалов, усиливает преимущества прививки биоактивных полимеров на полимерные и металлические имплантаты, чтобы придать им соответствующие биологические свойства и контролировать реакцию хозяина, чтобы предотвратить FBR.Метод «прививки из», выбранный для функционализации сплавов Ti и TA6V, требует одной стадии активации для создания активных частиц на поверхности, которые способны инициировать или обеспечивать реакцию сополимеризации анионных мономеров, ответственных за наблюдаемое усиление дифференцировки остеобластов. Прививку биоактивных полимеров на Ti и сплав ТА6В проводили с использованием двух стратегий: «прямой» и «непрямой» прививки. 38–40 Обе стратегии требуют стадии окисления, которая достигается либо химическим, либо электрохимическим путем.

В «прямом методе» химическое оксидирование поверхностей Ti выполняется с использованием раствора пираньи, смеси перекиси водорода и серной кислоты. Воздействие вызывает образование на поверхности геля, структура которого обусловлена ​​образованием комплекса Ti(IV)-H 2 O 2 . Наличие пероксидных связей –O–O– (обнаруженных с помощью ИК-спектроскопии) позволяет генерировать радикалы простым нагреванием, которое инициирует полимеризацию выбранных анионных мономеров с образованием биоактивных полимерных цепей, ковалентно связанных с поверхностями титана. 38–40

В косвенном методе первой стадией является электрохимическое окисление, которое приводит к образованию оксидного слоя с гидроксильными группами на поверхности титана или титанового сплава. Образовавшиеся гидроксильные группы TiOH будут реагировать в реакции силанизации с силанольными группами SiOH из производных силана, несущих виниловые группы. Следующим этапом является радикальная сополимеризация винильных групп производных силана с анионным мономером NaSS и МА, инициируемая термическим инициатором (азобисизобутиронитрил – ДАК).Электрохимическое окисление — это хорошо контролируемый метод, который позволяет идеально контролировать глубину оксидного слоя. Он обычно используется при изготовлении ортопедических титановых имплантатов и устройств (THP, позвоночника, винтов и т. д.)

В обоих методах за стадией окисления следует либо полимеризация (прямой метод), либо силанизация и полимеризация (непрямой метод). Одним из преимуществ обоих этих методов является то, что их можно применять к любой поверхности сплава Ti или TA6V, независимо от ее формы.Более того, его можно легко перевести в промышленные масштабы. с другой стороны, есть некоторые недостатки, которые необходимо учитывать: 38–40

Прямой метод: он довольно прост и может быть осуществлен, но самой главной трудностью остается контроль параметр химического окисления для получения однородных окисленных поверхностей. Это включает в себя последовательность добавления реагентов, время до окисления, температуру и инертную атмосферу.Более того, поскольку реакция может быть очень бурной, особенно в случае TA6V, необходимо оптимизировать время до окисления, чтобы предотвратить нежелательную шероховатость поверхности. Гладкие поверхности проще получить этим методом в случае поверхностей из титана.

Непрямой метод: этап окисления лучше контролируется, что обеспечивает однородное распределение групп TiOH на поверхности и приводит к хорошо распределенным биоактивным центрам на привитых титановых поверхностях. Основным неудобством этого процесса являются условия, необходимые для реакции силанизации, 39 , а именно использование органического растворителя и высокая температура реакции.Тем не менее, этот непрямой метод, даже если он более сложный, чем прямой, остается наиболее контролируемым с химической точки зрения и имеет то преимущество, что не изменяет шероховатость поверхностей.

Недавно были описаны кинетические исследования стадий окисления и полимеризации прививки биоактивного полимера 38, 39 , и их анализ позволил определить оптимальные условия прививки для обоих методов. Стоит отметить, что скорости прививки биоактивных полимеров на поверхности Ti, определенные методами толуидинового синего (ТБ), инфракрасной Фурье-спектроскопии (FTIR) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), очень высоки по сравнению с таковыми. описан в литературе для прививки биомолекул на титан и его сплавы.Можно достичь высокой скорости прививки 5 мкг см -2 . В дополнение к этим методам химической характеристики измерения краевого угла коррелируют с методом характеристики. Присутствие анионных полимеров на поверхностях Ti увеличивает смачиваемость, а затем уменьшает угол смачивания привитых поверхностей Ti по сравнению с непривитыми. Прививка биоактивных полимеров на титан и его сплавы осуществлялась с использованием либо одного мономера (NaSS или MA), приводящего к прививке гомополимеров, либо двух мономеров (NaSS и MA), приводящего к сополимерам.

Взаимодействия клеток остеобластов оценивали на различных поверхностях с трансплантатами и без трансплантатов и показали (i) увеличение силы адгезии клеток, коррелирующее с распространением морфологии клеток при трансплантации, и (ii) снижение или сопоставимое увеличение и пролиферацию в активности ALP, а также минерализации. Присутствие анионных биоактивных полимеров усиливает дифференцировку клеток остеобластов, а также их закрепление. Какой бы ни была поверхность, Ti или сплав TA6V, наблюдается улучшение.Эта прививка была выполнена на цилиндрах из сплава TA6V и имплантирована в колено кролика, демонстрируя разницу в реакции хозяина за счет изменения химического состава поверхностей из титанового сплава.

Выбор полимера для прививки на титан и сплавы в значительной степени зависит от желаемых свойств поверхности титана: 80% моль МА и 20% моль NaSS.В этом случае ингибирующие свойства адгезии бактерий не оптимизируются и, по крайней мере, не максимизируются.

Когда наиболее важным свойством является предотвращение инфекции – у пациентов с ослабленным иммунитетом или в протезе вторичного натяжения – будет привит гомополимер NaSS. Эти биоактивные полимеры были привиты к цилиндру TA6V и исследованы in vivo на кроликах. Предварительные результаты показали разницу в ответе остеобластов и восстановлении костной ткани за счет изменения химического состава, подтверждающего результаты in vitro .

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Силанизация как универсальный метод функционализации для синтеза гибридных наночастиц полимер/магнетит с контролируемой структурой

Мы сравниваем использование различных соединений триметоксисилана для функционализации поверхности наночастиц магнетита и их последующего включения в гибридные частицы, образованные полимеризацией in situ . Для инкапсуляции неорганических наночастиц с помощью миниэмульсионной полимеризации необходима функционализация поверхности неорганического материала для гидрофобизации гидрофильного неорганического материала и обеспечения его совместимости с полимером.Гидрофобные наночастицы магнетита обычно получают путем функционализации поверхности олеиновой кислотой, что приводит к эффективной гидрофобизации, но обеспечивает лишь ограниченный контроль над структурой гибридных частиц. В качестве альтернативы мы сообщаем об инкапсуляции частиц магнетита, функционализированных 3-метакрилоксипропилтриметоксисиланом (MPS) или октадецилтриметоксисиланом (ODTMS). Влияние функционализации поверхности на совместимость неорганических частиц с различными полимерами исследуется путем определения содержания твердого вещества в дисперсиях и содержания магнетита в гибридах.Морфология гибридных материалов изучена методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии. Частицы магнетита, функционализированные MPS, однородно распределяются внутри полимеров, в то время как ODTMS и олеиновая кислота приводят к образованию частиц Janus. Эти наблюдения одинаковы независимо от полимера, что свидетельствует о том, что функционализация является решающим фактором в настройке структуры гибридных наночастиц.

Эта статья находится в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Влияние параметров силанизации и стратегии иммобилизации антител на связывающую способность резонаторов с фотонным кольцом малый размер и поддержка мультиплексного восприятия.Однако их чувствительность по своей природе не является избирательной по отношению к биомаркерам, и поверхностная функционализация сенсоров является ключом к преобразованию чувствительности, чтобы она была специфичной для конкретного биомаркера. В настоящее время нет единого мнения о параметрах процесса для оптимизации функционализации этих датчиков. Кроме того, процедуры обычно оптимизируются на плоских подложках из оксида кремния в качестве тестовых систем до применения процедуры к реальному датчику. Здесь мы представляем, насколько нам известно, первое сравнение оптимизации силанизации на плоских подложках из оксида кремния с результатами захвата белка на сенсорах, где все параметры двух протоколов конъюгации тестируются на обеих платформах.Протоколы конъюгации отличались выбранными растворителями для силанизации и стратегией иммобилизации белка. Данные показывают, что выбор уксусной кислоты в качестве растворителя на этапе силанизации обычно обеспечивает более высокую способность связывания белка для С-реактивного белка (СРБ) на сенсорах кольцевого резонатора, функционализированного анти-СРБ, чем использование этанола в качестве растворителя. Кроме того, использование линкера BS3 приводило к более стабильной способности связывания белка при протестированных параметрах силанизации. В целом данные показывают, что выбор параметров в протоколах силанизации и иммобилизации таит в себе потенциал для улучшения связывающей способности биосенсора и поэтому должен быть включен в качестве неотъемлемой части процесса разработки биосенсора.

Ключевые слова: характеристика, APTES, биосенсоры, АСМ, кольцевой резонатор

1. Введение

Основой для диагностики и мониторинга прогрессирования заболевания является количественное определение биологически значимого материала, такого как различные макромолекулы или сигнальные молекулы, возможные патогены, например, вирусы и бактерии или клетки. Традиционно эти молекулярные параметры измерялись в централизованных лабораториях с применением процессов, зависящих как от соответствующей инфраструктуры, так и от персонала.В последнее время наблюдается растущий интерес к разработке биосенсоров, которые надежно преобразуют присутствие таких аналитов в соответствующие параметры с более коротким временем сбора данных, меньшими требованиями к объему образца и способом, который можно использовать в условиях оказания медицинской помощи. 1]. Такие быстрые и компактные биосенсоры часто называют технологией «лаборатория на чипе». В дополнение к медицинским диагностическим приложениям эти наборы инструментов могут быть адаптированы в качестве важных исследовательских инструментов для идентификации и оценки лекарств-кандидатов в фармацевтической промышленности [2,3], для фундаментальных исследований или для мониторинга безопасности и охраны окружающей среды [4,5]. ,6].В лабораторных биосенсорах на чипах применяются различные принципы преобразования, такие как электрохимические [7] (например, амперометрические [8], кондуктометрические [9]), основанные на оптических принципах [10,11] (фотонные резонаторы, фотонные кристаллы, флуоресцентно-оптические датчики). на основе), плазмонный [12,13] (поверхностный плазмонный резонанс, локализованные поверхностные плазмоны), механический [14], акустический [15], нанопоровый [16,17,18] и другие. Несмотря на высокую чувствительность, эти трансдуцирующие принципы по своей природе не избирательны в отношении какого-либо отдельного биомаркера.Таким образом, требуется использование высокоселективных распознающих молекул, таких как антитела, фрагменты антител, аффитела, аптамеры или другие, чтобы гарантировать, что измеренный сенсорный сигнал является результатом высокоспецифического события связывания. Таким образом, иммобилизация распознающих молекул на поверхности сенсора играет ключевую роль в использовании чувствительности принципов преобразования, обеспечивая избирательность генерации сигнала. Биофункционализация сенсора — нетривиальная задача, и есть много аспектов, требующих внимания: стратегии химической функционализации, доступные для фактического материала сенсора, желаемый тип захватывающей молекулы, время и стоимость функционализации, надежность функционализации и скоро.Стабильная и воспроизводимая иммобилизация без функционального повреждения распознающих молекул обычно требует ковалентного связывания с сенсором. Для такой ковалентной иммобилизации необходимо сначала преодолеть неотъемлемое ограничение отсутствия биологически реактивных сайтов связывания на неорганических сенсорных субстратах. Это достигается за счет функционализации сенсорных подложек полимерными пленками, которые вводят на поверхность молекулярные группы, которые впоследствии можно использовать в качестве якорей для дальнейшей функционализации.На сенсорных поверхностях с золотым покрытием это обычно делается с помощью самособирающихся монослоев (SAM) с тиоловыми концами, в то время как силанизация часто является предпочтительным методом для сенсоров на основе стекла или кремния [19]. Эти SAM и силановые пленки обычно вводят в подложку амино-, тиол-карбоксильные или эпоксигруппы, которые впоследствии можно использовать для ковалентной иммобилизации захватывающих зондов либо посредством прямой ковалентной связи, индуцированной карбодиимидной химией [20], либо с помощью линкер, такой как бис(сульфосукцинимидил)суберат (BS3) [21,22] или глутаральдегид [23,24].

Здесь мы сообщаем о прямых сравнениях нескольких контролируемых протоколов иммобилизации антител на датчике на основе фотонных кольцевых резонаторов в качестве принципа преобразования. Выбор этой платформы считывания основан на повышенном интересе к применению таких фотонных элементов в биосенсорах из-за их небольшого размера и высокой чувствительности в сочетании с возможностями мультиплексирования и массового производства с использованием методов, уже зарекомендовавших себя в полупроводниковой промышленности. В типичном датчике на основе кольцевого резонатора свет поступает в прямой волновод и кольцевой резонатор.Свет в волноводе передается и резонирует в кольцевом резонаторе, если выполняется условие резонанса, заданное формулой

выполняется. Здесь m — целое число, λ — длина волны света, а n eff — эффективный показатель преломления света, резонирующего в кольце. Фактическое значение n eff зависит от материалов и геометрии резонатора, а также от условий в непосредственной близости от кольца, которые испытывает затухающее поле.Поскольку материал и геометрия кольцевого резонатора остаются неизменными во время эксперимента, фотонные кольцевые резонаторы очень чувствительны к изменениям показателя преломления вблизи поверхности кольца, и небольшие изменения показателя преломления могут быть обнаружены как сдвиг резонирующей длины волны. За счет иммобилизации распознающих молекул на подложке сенсора последующее связывание молекул-мишеней с зондами захвата приводит к изменениям показателя преломления, измеряемого затухающим полем. Это изменяет условия резонанса и дает сдвиг резонансной длины волны, который является одновременно высокоспецифичным и зависящим от концентрации мишени [25,26].

Оксиды кремния широко используются для изготовления кольцевых резонаторов [26]. Типичным выбором функционализации поверхности сенсоров на основе оксида кремния является силанизация, хотя доступны и другие варианты, такие как цвиттерионные полимеры [27]. При силанизации реакционноспособные гидроксильные группы на поверхности подложки вступают в реакцию с метокси- или этокси-остатками молекулы силана, образуя ковалентную связь. Другой конец молекулы силана состоит из углеродной линкерной цепи и реакционноспособного остатка, впоследствии используемого для дальнейшей функционализации.В продаже имеется множество органосиланов, и выбор силана обычно зависит от длины линкерной цепи и желаемого реакционноспособного остатка для дальнейшей функционализации. Хотя доступны линкеры разной длины, в основном они значительно короче, чем глубина проникновения затухающего поля кольцевого резонатора. Силаны с концевыми аминогруппами широко используются из-за их универсальности в поддержке конъюгации с различными обильными фрагментами, например, -COOH. Из-за низкой стоимости и надежности введение аминогрупп путем силанизации с помощью (3-аминопропил)триэтоксисилана (APTES) является распространенным выбором [20].

Протоколы силанизации можно описать как состоящие из четырех основных этапов: очистка и активация подложки для максимизации количества реакционноспособных гидроксильных групп на подложке, силанизация, выполняемая либо в паровой, либо в жидкой фазе, и промывка для удаления несвязанных силанов, перед окончательным (иногда необязательным) этапом отверждения. В литературе сообщается о многих попытках оптимизации протоколов. Они имеют тенденцию либо сравнивать аналогичные силаны, например, силаны с концевыми аминогруппами, либо сравнивать разные протоколы силанизации для одного и того же силана, например.г., АПТЕС. В этом контексте стоит отметить, что детали каждой стадии, такие как время, температура, выбор метода силанизации, выбор растворителя и концентрации силана, значительно различаются в литературе. Одним из примеров здесь являются сообщения об улучшенных гидролитически стабильных пленках в более широком диапазоне значений pH, достигнутых заменой APTES на 11-аминоундецилтриэтоксисилан (AUTES) [28]. Другим примером является сообщение о повышенной плотности аминогрупп на силановой пленке, достигнутой заменой APTES на (3-аминопропил)диэтоксиметилсилан (APRDMS) [29], и соответствующей идентификацией молекулярной структуры силана для контроля гидрофобности силановой пленки [30]. ].Однако эти результаты были достигнуты с помощью совершенно разных протоколов силанизации. Два из этих результатов были получены путем осаждения силанов из паровой фазы: один при комнатной температуре в течение 4 часов при давлении 1,6 Торр [28], другой при 150 °C в течение пяти минут при давлении 2–3 Торр [30]. . В-третьих, методом жидкостного осаждения 1% силана в безводном толуоле [29]. Экспериментальные детали этих исследований показывают, что оптимизированные протоколы могут быть достигнуты различными способами, и поэтому сравнение результатов силанизации не обязательно прямолинейно.Это представляет интерес, поскольку то, что представляет собой успешную иммобилизацию, не было должным образом определено. Хотя некоторые признаки, такие как стабильная, долговечная и воспроизводимая иммобилизация, сохранение активности антител и предотвращение неспецифического связывания, часто упоминаются в литературе, поиск оптимизированного протокола функционализации поверхности для силанизации оксида кремния не дал окончательного ответа.

Кроме того, оптимизация также обычно выполняется на плоских подложках из оксида кремния, а не на функционирующем датчике.Свойства самой силановой пленки выбраны в качестве критерия оптимизации, хотя некоторые группы также сообщают об иммобилизации белков [31] или наночастиц [28] на этих пленках в рамках процесса оптимизации. Наиболее распространенными методами, используемыми для характеристики силановых пленок, являются эллипсометрия [28,32,33,34,35,36] для измерения толщины пленки, атомно-силовая микроскопия (АСМ) [28,31,32,33,34,35,36, 37,38,39] для топологической визуализации и средней шероховатости поверхности, измерения угла контакта с водой (WCA) [28,32,33,34,35,37] для измерения гидрофобности поверхности и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) [34, 38,39] или инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) [33,34,39] для химической характеристики силановой пленки.Кроме того, сообщалось о спектроскопических методах определения поверхностной плотности аминогрупп или иммобилизованных белков [29,31]. Флуоресцентные сигналы от иммобилизованных биомолекул также можно использовать для характеристики процедуры иммобилизации [33,40].

Протоколы функционализации, используемые для сенсоров на основе функциональных кольцевых резонаторов, описанные в литературе, также отражают различия в протоколах силанизации. Парк и др. в 2013 году сообщили о безметочном ДНК-аптамерном сенсоре для обнаружения человеческого иммуноглобина Е [23] и человеческого тромбина с пределами обнаружения 33 пМ и 1.4 нМ соответственно. Здесь сенсоры кольцевого резонатора функционализируют путем жидкостной силанизации 2% раствором АПТЭС в 95% этаноле в течение 2 ч с последующей иммобилизацией аптамеров с использованием глутарового альдегида в качестве линкера. Сабате дель Рио и др. сообщают о функционализации ДНК кольцевых резонаторов с помощью катализируемой медью химии на кольцах, силанизированных 2% смесью 11-азидуондецилтриэтоксисилана в толуоле и инкубации в течение ночи [41]. Эти датчики впоследствии использовались для мониторинга в режиме реального времени и без использования меток амплификации твердофазной рекомбиназы-полимеразы с пределом обнаружения 7.8 × 10 −13 М. И Валера с соавт. [21] и Грейбилл и соавт. [22] сообщают о силанизации 5% раствором APTES в ацетоне в течение 5 мин перед использованием линкера BS3 для иммобилизации антител и зондов захвата аминированной одноцепочечной ДНК соответственно. Graybill сообщает о мультиплексном обнаружении экспрессируемых микроРНК, а Valera сообщает о биосенсорном анализе хемотаксического белка 1 моноцитов.Лаборатория Бейли последовательно является пионером в разработке этой микрокольцевой платформы, особенно в понимании поверхностных взаимодействий и использовании этих взаимодействий в трансляционных целях. Первоначальная работа включала характеристику исчезающего поля микрокольца посредством многослойного осаждения [42], точную настройку параметров платформы для функционализации агентов захвата [43] и определение воспроизводимых мотивов связывания для понимания событий ассоциации и диссоциации функционализированных поверхностей [44].Основываясь на этих ранних исследованиях, эта платформа использовалась для создания различных приложений, включая трансляционные мультиплексные анализы [45], системы хроматографического обнаружения [46] и анализ малых молекул [47]. Как в фундаментальной, так и в прикладной работе эта платформа показала себя как высокочувствительная система для выяснения характеристик биосенсоров, необходимых для надежных схем обнаружения.

Различия в оптимизированных протоколах, основанных на экспериментах и ​​характеристиках силанизации и иммобилизации белков на плоских подложках из оксида кремния, и в протоколах, используемых на сенсорных платформах на основе рабочих кольцевых резонаторов, задают вопрос: стоит ли оптимизация силанизации на плоских подложках времени и затрат проводить эти эксперименты с точки зрения оптимизированной производительности готового датчика? Насколько нам известно, ранее не было отчетов о каком-либо прямом сравнении характеристик силанизации на вафельных подложках и связывающей способности, достигнутой на готовой установке датчика кольцевого резонатора.Здесь мы представляем результаты характеристики аминосиланизации с помощью APTES образцов кремниевых пластин с последующей иммобилизацией антител против CRP либо с помощью карбодиимидной химии, либо с использованием линкера BS3. Различные этапы протокола функционализации характеризуются изображениями АСМ и XPS для получения параметров морфологии и химии поверхности. Эти различные параметры протокола также тестируются в системе Genalyte Maverick, и определяется связывающая способность CRP на этих сенсорах с различными функциональными возможностями.Основное внимание уделялось выяснению соответствия между параметрами считывания характеристик подложек вафель и измеренной способностью связывания белка датчика, которые можно использовать для оптимизации процесса оптимизации для новых химических реакций на датчиках фотонного кольцевого резонатора.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Силанизация плоских силиконовых тестовых поверхностей

Кремниевые пластины силанизировали с помощью APTES в концентрациях от 1% до 4%, растворенных в 1 мМ водном растворе уксусной кислоты или 96% этаноле, в течение времени, указанного в .Выбранные топограммы АСМ полученных подложек силанизированных кремниевых пластин показаны рядом с полученной шероховатостью поверхности силанизированных поверхностей. Топограммы АСМ силанизированных кремниевых пластин с использованием разбавленной водной уксусной кислоты в качестве растворителя для APTES показывают поверхности только с небольшими изменениями высоты. Эти топограммы показывают небольшую часть поверхности, содержащую наноразмерные домены высотой около 1 нм от среднего значения. Предполагается, что эти домены возникают в результате процесса силанизации, поскольку известно, что APTES самополимеризуется и связывается с окисленными субстратами несколькими различными способами, включая многослойное образование (рис. S1, адаптировано из [20]).Для 1% APTES, 10-минутная силанизация, очень мало наноразмерных доменов в области 2,5 мкм × 2,5 мкм на топограмме (а). Увеличение концентрации АПТЭС до 2 % и продолжительности инкубации до 20 мин увеличивает обилие этих доменов до порядка 6–8 мкм –2 (б) и до 20–40 мкм –2 для силанизации. при 4% в течение 60 мин (с). Параметры шероховатости, оцененные по АСМ-топограммам кремниевых пластин, силанизированных с использованием водного раствора 1 мМ уксусной кислоты, составляли (0.10 ± 0,01) нм, (0,10 ± 0,01) нм и (0,11 ± 0,01) нм для C APTES = 1%, 10 мин, C APTES = 2%, 20 мин и C APTES = 4 %, 60 мин соответственно (г).

( a c , e f ) Набор из шести АСМ-топограмм подложек из оксида кремния, силанизированных с помощью APTES. Субстраты силанизируют, используя либо 96% этанол, либо 1 мМ уксусную кислоту в качестве растворителя, а концентрацию APTES варьируют от 1% до 4%, как показано на рисунке.Шкала высоты для всех топографов показана на а. Боковые шкалы 1 мкм. ( d , h ) Средняя шероховатость поверхности силанизированных подложек, приготовленных аналогично топограммам в ( a c ) и ( e f ). Среднее значение рассчитывается на основе четырех отдельных областей, отображаемых на каждом из четырех образцов, подготовленных для каждой комбинации параметров растворителя и концентрации APTES.

Эти оценки существенно не отличаются от (0.09 ± 0,01) нм для кремниевой пластины, очищенной плазмой (рис. S2). Чтобы убедиться, что образцы были успешно силанизированы с использованием этой процедуры, было выполнено применение XPS на аналогично функционализированных образцах. Результаты дали четкое свидетельство наличия силановой пленки на поверхности. Три силанизированных образца были проанализированы с использованием XPS, по одному для каждого из параметров силанизации для растворителя уксусной кислоты, представленных на рис. Наблюдается увеличение интенсивности пика SiO 2 при ~104,8 эВ с усилением силанизации.В кислородном сигнале можно увидеть такое же увеличение интенсивности. Этот повышенный сигнал кислорода и кремния отражает увеличение содержания силана на субстратах с увеличением концентрации силана и времени инкубации (а, б). Относительное соотношение между объемным пиком Si при ~ 100,5 эВ и пиком SiO 2 при ~ 104,8 эВ (c) также показывает увеличение относительного количества связей Si-O, что указывает на большее количество силана на подложке. Это согласуется с сообщениями об измерениях силанизации кристаллического кремния методом XPS в литературе [49].

Результаты XP-спектров кристаллического кремния, силанизированного с помощью APTES с использованием уксусной кислоты в качестве силанизирующего растворителя. ( a ) Спектры Si 2p. ( b ) Спектры O 1s. ( a , b ) Результаты отображаются вместе с результатами аппроксимации кривой для образца силанизации 1% APTES, 10 мин, который состоит из трех отдельных пиков, которые объединяются в общую аппроксимированную кривую (Fit 1%—10 мин) . Аналогичные подгонки кривых были выполнены для двух дополнительных условий силанизации, но подгонка кривых к данным не включена в график.( c ) Гистограмма, показывающая относительную интенсивность пика SiO2 при ~104,8 эВ и пика объемного кремния при ~100,5 эВ. Результаты рассчитываются на основе подобранных кривых.

Таким образом, процесс силанизации с использованием разбавленной уксусной кислоты в качестве растворителя дает в целом слой с шероховатостью 0,1 нм, которая остается постоянной при увеличении концентрации и продолжительности стадии силанизации. Кроме того, учитывая наблюдаемую склонность некоторых нанодоменов, это указывает на то, что уксуснокислый растворитель не способствует интенсивной самополимеризации АПТЭС и что однородный слой может быть сформирован при использовании определенного диапазона параметров силанизации.Хотя некоторые нанодомены наблюдаются на топограммах высоты АСМ, следует также отметить, что их высота составляет порядка нанометра, например, в пределах того же порядка величины, что и размер молекулы APTES, что указывает на то, что нанодомены являются не экстенсивные самополимеризующиеся структуры APTES.

Внешний вид силанизированных кремниевых пластин с использованием APTES в 96% этаноле отличается от такового при использовании растворителя уксусной кислоты, показывая увеличение шероховатости с увеличением времени инкубации и концентрации APTES, тогда как использование 1 мМ раствора уксусной кислоты приводит к подложкам, у которых средняя поверхность шероховатость относительно постоянна по исследуемым параметрам.Топограммы АСМ силанизированных кремниевых пластин с использованием APTES в 96% этаноле показывают увеличение доли поверхности, содержащей наноразмерные домены, размер которых также увеличивается с увеличением C APTES и времени инкубации. Для 1% APTES, 10-минутная силанизация, очень мало наноразмерных доменов в области 2,5 мкм × 2,5 мкм топограммы (e), например, как при использовании уксусной кислоты в качестве растворителя. Увеличение концентрации АПТЭС до 2 % и продолжительности инкубации до 20 мин увеличивает обилие этих доменов до порядка 30–50 мкм –2 (е) и до >100 мкм –2 для силанизации при 4 % в течение 60 мин (г).Параметры шероховатости, оцененные по АСМ-топограммам кремниевых пластин, силанизированных с использованием 96% этанола, наблюдались с точностью до (0,08 ± 0,02) нм, (0,13 ± 0,08) нм и (0,55 ± 0,31) нм для (C APTES = 1% , t = 10 мин), (C APTES = 2%, t = 20 мин) и (C APTES = 4%, t = 60 мин) соответственно (h). Эти оценки показывают, что сочетание самой низкой концентрации APTES и продолжительности этапа инкубации дает поверхность с шероховатостью, равной пластине, очищенной плазмой.Увеличение C APTES и продолжительности стадии инкубации дает поверхности с увеличивающейся шероховатостью. Увеличение степени самополимеризации APTES является возможным механизмом, ведущим к этим структурам.

3.2. Онлайн-силанизация чипов кольцевых резонаторов

Процессы силанизации с использованием двух разных растворителей для APTES также проводились на сенсорных чипах кольцевых резонаторов в системе Genalyte (). При сравнении данных следует иметь в виду, что процесс силанизации, отслеживаемый сенсорным чипом кольцевого резонатора, отличается от процесса, используемого для получения данных, приведенных выше, поскольку силанизирующий раствор течет по чипам с постоянной скоростью, пока сигнал регистрируется.Процедура состояла из промывки растворителем, после чего кольцевые резонаторы подвергались воздействию силанизирующего раствора в течение 20 минут, после чего следовала вторая промывка растворителем, все при той же объемной скорости потока. Сдвиг в резонансных данных показывает разные характеристики при использовании 1 мМ уксусной кислоты в качестве растворителя по сравнению с 96% этанолом. Для растворителя с концентрацией уксусной кислоты 1 мМ изменение резонансной частоты вначале происходит быстро, после чего следует менее быстрое увеличение. Изменение резонансной длины волны Δλ от промывки раствора растворителем во время второй промывки происходит почти мгновенно, и его величина отражает влияние APTES на вклад в показатель преломления в растворителе на Δλ.Чистый сдвиг резонанса Δλ net при последнем полоскании по сравнению с начальным полосканием составляет (252 ± 8) пм для 1% APTES, 10-минутная обработка, изменяясь на (206 ± 11) пм и (218 ± 15) пм для увеличения C APTES и длительности, например, порядка 210–250 часов без какой-либо четкой общей тенденции для всех трех C APTES . Сдвиг Δλ от раствора к последнему полосканию пропорционален C APTES .

( a c ) Встроенный контроль силанизации чипа кольцевого резонатора.Кольца подвергают воздействию растворителя в течение 5 мин, затем раствор АПТЭС и растворитель пропускают через датчик в течение 20 мин. Поток возвращают в растворитель за 5 мин до окончания эксперимента. * обозначает время введения АПТЭС в канал, а ** — время возврата в растворитель без АПТЭС. Каждый график представляет среднее значение по крайней мере для 47 кольцевых резонаторов. ( d ) Среднее чистое смещение, Δλ net (стрелки на рисунке) резонансной длины волны в результате силанизации.Чистый сдвиг рассчитывается как разница между резонирующей длиной волны до и после этапа силанизации.

Растворитель 96% этанола отличается от наблюдаемого для 1 мМ растворителя уксусной кислоты тем, что демонстрирует профили изменений Δλ с меньшим начальным изменением при той же концентрации APTES, за которым следует более сильно зависящее от времени увеличение. Как и в случае силанизации с использованием уксусной кислоты в качестве растворителя, наблюдается изменение Δλ от APTES и 96% раствора этанола до конечной промывки, пропорциональное C APTES .Чистый сдвиг резонанса Δλ net в конечной промывке по сравнению с начальной промывкой увеличивается с (287 ± 16) пм для 1% APTES до (382 ± 11) пм для 2% и далее до (531 ± 20) пм для 1% АПТЭС. ) pm для 4% APTES. Однако, поскольку силанизация, по-видимому, продолжает развиваться в течение всех 20 минут промывания раствором APTES, эти значения отражают моментальный снимок развивающейся силанизированной поверхности. Возможной причиной этого может быть достаточно легко протекающая в этаноле самополимеризация силана АПТЭС.

Результаты, представленные выше, в том числе показания кольцевого резонатора, демонстрируют устойчивые тенденции, описанные в литературе, в отношении C APTES и времени инкубации. Эти результаты относятся к различиям в оптимизированных параметрах протокола силанизации даже при скрининге довольно узкого набора параметров, т. е. жидкостной силанизации с помощью APTES с толуолом в качестве растворителя. Сообщалось, что 2% раствор АПТЭС при погружении на 30 мин при комнатной температуре в атмосфере азота дает (локальную) максимальную плотность аминогрупп и впоследствии наибольшее количество иммобилизованных белков на этих субстратах [31].Точно так же другая группа сообщает, что при использовании тех же параметров время погружения должно составлять 1 час для оптимальной иммобилизации белка [33]. Сообщалось также о стабильных силановых пленках с максимальной адсорбцией белка на подложках, силанизированных 50 мМ APTES (около 1,2%), при 12-часовом времени погружения при 90 °C [37]. При поиске максимальной плотности аминогрупп и минимальной шероховатости силановой пленки (порядка нижележащего субстрата) Howarter et al. сообщает, что при тестировании 1%, 10% и 33% раствора APTES все пленки становятся практически гладкими и тонкими через 1 час [36].Они также заметили, что для 1% раствора APTES увеличение времени силанизации более чем на 1 час привело к получению менее гладких пленок. Еще одно интересное наблюдение заключается в том, что протоколы очистки и активации подложки могут повлиять на конечную силановую пленку [34]. В этой статье также сообщается, что ополаскивание силанизированных субстратов в 1 мМ уксусной кислоте приводит к образованию тонких однородных тонких пленок по ряду параметров, даже если пленки не выглядят тонкими и гладкими до ополаскивания уксусной кислотой [34].

3.3.Характеристика иммобилизации антител на подложках вафель

Образцы кремниевых пластин, силанизированных с помощью APTES с использованием либо 1 мМ уксусной кислоты, либо 96% этанола в различных условиях, описанных выше, функционализировали антителом против CRP с использованием либо карбодиимидной химии, либо линкера BS3, и в результате поверхности были охарактеризованы с помощью АСМ. Общее впечатление от топограмм АСМ ( и ) состоит в том, что шероховатость поверхности зависит как от используемого силанизирующего растворителя, так и от последующего выбора линкера для иммобилизации антител.

( a c , e f ) Топограммы высоты АСМ антител против CRP, иммобилизованных на кремниевых подложках, силанизированных с использованием APTES, растворенных в 1 мМ уксусной кислоте. ( a c ) Топограммы высот анти-СРБ, иммобилизованных с помощью карбодиимидной химии (EDC) на субстраты, силанизированные с использованием концентраций APTES и продолжительности ( a ) 1% APTES, 10 мин, ( b ) 2% APTES, 20 мин, и ( c ) 4% APTES, 60 мин. ( d ) Средняя шероховатость поверхности, полученная из топограмм АСМ размером 5 мкм × 5 мкм (n = 4, для каждого условия) анти-CRP, иммобилизованного на силанизированном кремнии.( e f ) Избранные топограммы высоты AFM анти-CRP, иммобилизованного с использованием линкера BS3, на кремниевых субстратах, силанизированных с использованием концентраций APTES и продолжительности ( e ) 1% APTES, 10 мин, ( f ) 2 % APTES, 20 мин, и ( г ) 4% APTES, 60 мин. ( h ) Средняя шероховатость поверхности, полученная из топограмм АСМ размером 5 мкм × 5 мкм (n = 4, для каждого условия) анти-CRP, иммобилизованного с использованием BS3 на силанизированных кремниевых подложках). Шкала высот для всех топографов показана на а.Боковые масштабные линейки на топограммах АСМ составляют 1 мкм.

( a c , e f ) Топограммы высоты АСМ антител против CRP, иммобилизованных на кремниевых подложках, силанизированных с помощью APTES, растворенных в 96% этаноле. ( a c ) Топограммы высот анти-СРБ, иммобилизованных с помощью карбодиимидной химии (EDC) на субстраты, силанизированные с использованием концентраций APTES и продолжительности ( a ) 1% APTES, 10 мин, ( b ) 2% APTES, 20 мин, и ( c ) 4% APTES, 60 мин.( d ) Средняя шероховатость поверхности, полученная из топограмм АСМ размером 5 мкм × 5 мкм (n = 4, для каждого условия) анти-CRP, иммобилизованного на силанизированном кремнии. ( e f ) Избранные топограммы высоты AFM анти-CRP, иммобилизованного с использованием линкера BS3, на кремниевых субстратах, силанизированных с использованием концентраций APTES и продолжительности ( e ) 1% APTES, 10 мин, ( f ) 2 % APTES, 20 мин, и ( г ) 4% APTES, 60 мин. ( h ) Средняя шероховатость поверхности, полученная из топограмм АСМ размером 5 мкм × 5 мкм (n = 4, для каждого условия) анти-CRP, иммобилизованного с использованием BS3 на силанизированных кремниевых подложках.Шкала высот для всех топографов показана на а. Боковые масштабные линейки на топограммах АСМ составляют 1 мкм.

Для APTES силанизированных поверхностей с использованием растворителя уксусной кислоты и трех условий силанизации данные показывают следующие особенности после последующей анти-СРБ иммобилизации (). В случае использования химии водорастворимых карбодиимидов в реакции сочетания (а–в) на топограммах АСМ выявляется небольшая часть площади, покрытая небольшими доменами высотой порядка 2–3 нм от соседних областей.Ни фракция, ни размер этих доменов, по-видимому, не коррелируют с увеличением C APTES или продолжительностью стадии силанизации на стадии процесса перед конъюгацией. Кроме того, на фоне топограмм АСМ, по-видимому, наблюдается более длинное пространственное изменение длины волны. Полученная средняя шероховатость поверхностей анти-CRP показывает небольшое увеличение с (0,86 ± 0,06) нм до (0,98 ± 0,03) и далее до (1,1 ± 0,3) нм для параметров силанизации (C APTES = 1%, t = 10 мин), (C APTES = 2%, t = 20 мин) и (C APTES = 4%, t = 60 мин) соответственно (d).Топограммы АСМ анти-CRP, иммобилизованного с использованием линкера BS3 на стадии конъюгации (e-g), показывают, как и при иммобилизации с поддержкой EDC, небольшую часть поверхности, на которой видны наноразмерные домены с высотой в диапазоне 2-4 нм. Высота этих доменов больше, чем наблюдаемая для силанизированных поверхностей, и, таким образом, они возникают на стадии иммобилизации. Эти высоты также сопоставимы с наименьшим размером антитела, 14,5 нм × 8,5 нм × 4 нм [50], что указывает на то, что обширная агрегация антител не индуцируется в процессе иммобилизации.Полученная средняя шероховатость поверхностей анти-CRP показывает небольшое увеличение с (0,31 ± 0,03) нм до (0,35 ± 0,06) нм и далее до (0,39 ± 0,04) нм для параметров силанизации (C APTES = 1% , t = 10 мин), (C APTES = 2%, t = 20 мин) и C APTES = 4%, t = 60 мин) соответственно (h). Все это меньше, чем при иммобилизации с помощью EDC.

Аналогичные анализы анти-CRP, иммобилизованного на силанизированных поверхностях APTES с использованием этанола в качестве растворителя, дают топограммы АСМ с различимыми нанодоменами высотой до 5 нм, которая увеличивается с увеличением C APTES и продолжительностью силанизации как для EDC, так и для Стратегии связывания на основе BS3 ().Наблюдается, что появление этих доменов более выражено и увеличивается сильнее с увеличением концентрации и времени реакции силанизации в случае связывания, опосредованного EDC, чем для BS3 (d, h). Полученная средняя шероховатость поверхностей анти-ХРП показывает наибольший рост в случае связывания ЭДХ с силанизированными поверхностями с использованием 96% этанола в качестве растворителя, начиная с (0,51 ± 0,09) нм до (0,83 ± 0,09) нм и далее. до (2,0 ± 0,2) нм для параметров силанизации (C APTES = 1 %, t = 10 мин), (C APTES = 2 %, t = 20 мин) и (C APTES = 4 %, t = 60 мин) соответственно (г).При использовании соединения BS3 полученная средняя шероховатость поверхностей, функционализированных анти-CRP, показывает небольшое увеличение с (0,44 ± 0,05) нм до (0,58 ± 0,07) нм и далее до (0,60 ± 0,08) нм для параметров силанизации, равных ( C APTES = 1%, t = 10 мин), (C APTES = 2%, t = 20 мин) и (C APTES = 4%, t = 60 мин) соответственно (h), которые все меньше, чем при иммобилизации с помощью ЭДК.

Шероховатость поверхности после иммобилизации анти-CRP во всех случаях выше, чем у нижележащей силанизированной кремниевой пластины, за исключением силанизации с использованием 96% этанола в качестве растворителя с C APTES = 4%, t = 60 мин. в качестве субстрата для иммобилизации анти-CRP с использованием BS3 в качестве линкера.Хотя это может указывать на то, что шероховатость поверхности анти-CRP в значительной степени определяется в процессе иммобилизации, различия в шероховатости, по-видимому, также связаны с исходным силанизированным слоем. При использовании линкера BS3 все поверхности иммобилизованных антител на силанизированных кремниевых подложках имеют шероховатость в диапазоне от 0,34 до 0,6 нм, и она незначительно увеличивается с увеличением C APTES и времени силанизации. Тенденция изменения шероховатости с увеличением времени силанизации и концентрации силанизированных субстратов, по-видимому, отражается в шероховатости последовательно иммобилизованных антител для всех комбинаций, кроме комбинации этанола в качестве растворителя для силанизации и BS3 в качестве линкера для иммобилизации (g) .

3.4. Захват CRP на чипе

Для измерений на чипе оба растворителя и все параметры силанизации были проверены и объединены с двумя стратегиями иммобилизации антител. Изменения резонансной частоты этих по-разному приготовленных чипов отслеживали при воздействии на них непрерывно текущего раствора, при этом исходный уровень устанавливался для водного буфера PBS-BSA в течение 5 минут, а затем водного 2,5 мкг/мл CRP в PBS-BSA в течение 10 минут. мин, а затем снова буферный раствор PBS-BSA (промывание).Относительные сдвиги определялись на протяжении всех экспериментов ( и ). В отличие от аналогичной стратегии, используемой для процесса силанизации (), этап промывки не вызывал уменьшения относительного сдвига. Это указывает на то, что связывание CRP, отслеживаемое в присутствии избытка BSA, является стабильным и не представляет собой неспецифическое связывание.

( a c , e f ) Онлайн-измерения захвата CRP на сенсорных чипах кольцевого резонатора, силанизированных с помощью APTES с использованием 1 мМ уксусной кислоты в качестве силанизирующего растворителя.Этапы анализа состояли из промывки PBS-BSA в течение 5 минут перед 2,5 мкг/мл CRP в BSA-PBS в течение 10 минут и конечной промывки PBS-BSA в течение 5 минут. Одиночные и двойные звезды отмечают начало и конец CRP на этапе BSA-PBS соответственно. Для этих экспериментов использовали не менее 12 колец для технических повторов. ( a c ) Захват CRP на чипах, где молекула захвата анти-CRP была иммобилизована с помощью карбодиимидной химии, на чипы, силанизированные с использованием концентраций APTES и продолжительности ( a ) 1% APTES, 10 мин, ( b ) 2% АПТЭС, 20 мин и ( с ) 4% АПТЭС, 60 мин.( d ) Среднее чистое смещение резонансной длины волны из-за захвата CRP на чипах кольцевого резонатора с анти-CRP, иммобилизованным с помощью карбодиимидной химии. ( e g ) Захват CRP на чипах, где молекула захвата анти-CRP была иммобилизована линкером BS3 на чипах, силанизированных с использованием концентраций APTES и продолжительности ( e ) 1% APTES, 10 мин, ( f ) 2% АПТЕС, 20 мин и ( г ) 4% АПТЕС, 60 мин. ( h ) Среднее чистое смещение резонирующей длины волны из-за захвата CRP на чипах кольцевого резонатора с анти-CRP, иммобилизованным с линкером BS3.

( a c , e f ) Онлайн-измерения захвата CRP на сенсорных чипах кольцевого резонатора, силанизированных с помощью APTES с использованием 96% этанола в качестве силанизирующего растворителя. Этапы анализа состояли из промывки PBS-BSA в течение 5 минут перед 2,5 мкг/мл CRP в BSA-PBS в течение 10 минут и конечной промывки PBS-BSA в течение 5 минут. Одиночные и двойные звезды отмечают начало и конец CRP на этапе BSA-PBS соответственно. Для этих экспериментов использовали не менее 12 колец для технических повторов.( a c ) Захват CRP на чипах, где молекула захвата анти-CRP была иммобилизована с помощью карбодиимидной химии, на чипах, силанизированных с использованием концентраций APTES и продолжительности ( a ) 1% APTES, 10 мин, ( b ) 2% APTES, 20 мин и ( c ) 4% APTES, 60 мин. ( d ) Среднее чистое смещение резонансной длины волны из-за захвата CRP на чипах кольцевого резонатора с анти-CRP, иммобилизованным с помощью карбодиимидной химии. ( e g ) Захват CRP на чипах, где молекула захвата анти-CRP была иммобилизована с помощью линкера BS3, на чипах, силанизированных с использованием концентраций APTES и продолжительности ( e ) 1% APTES, 10 мин, ( f ) 2% APTES, 20 мин, и ( г ) 4% APTES, 60 мин.( h ) Среднее чистое смещение резонирующей длины волны из-за захвата CRP на чипах кольцевого резонатора с анти-CRP, иммобилизованным с линкером BS3.

Результаты показывают увеличение относительного сдвига примерно с 60 до 80 мкм для трех комбинаций параметров силанизации, протестированных для уксусной кислоты в качестве растворителя для силанизации и ЭДХ в качестве связующего агента (a–d). В рамках этого конкретного протокола иммобилизации (например, с использованием уксусной кислоты в качестве растворителя на этапе силанизации и связывания анти-CRP с использованием EDC) существует корреляция между шероховатостью поверхности анти-CRP и резонансом. сдвиг, когда CRP связывается.Эта корреляция может возникать из-за повышенной способности связывать СРБ на единицу площади, чем шероховатее поверхность, последнее также указывает на большую эффективную плотность анти-СРБ. Результаты относительных чистых сдвигов из-за захвата CRP являются самыми большими по сравнению с набором исследованных параметров в протоколе иммобилизации здесь. Замена связующего агента на BS3 вызывает уменьшение относительного сдвига длины волны примерно до 40–60 пм, но измеренный относительный сдвиг остается сопоставимым по параметрам силанизации.Это, по-видимому, хорошо согласуется с результатами параметров силанизации, поскольку шероховатость поверхности как силанизированных субстратов, так и антител, иммобилизованных на этих субстратах, также соответствует параметрам силанизации.

Для чипсов, силанизированных с использованием этанола в качестве растворителя и ЭДХ в качестве связующего агента (a–d), 10-минутная и 20-минутная продолжительность силанизации и последующей иммобилизации анти-СРБ давала чипы, которые демонстрируют гораздо меньшее смещение при воздействии CRP. Изменение продолжительности на 60 минут и 4% APTES и последующая иммобилизация, катализированная EDC, дали чипы, демонстрирующие чистое смещение около 50 мкм при воздействии из-за CRP.Это составляет около 60% связывающей способности стружки, приготовленной с использованием уксусной кислоты в качестве растворителя, при идентичной концентрации силана и продолжительности. Другими словами, при использовании этанола в качестве силанизирующего растворителя в сочетании с EDC только самые шероховатые поверхности приводят к значительному захвату белка чипом. Для связующего агента BS3, используемого для силанизированных поверхностей с использованием этанола в качестве растворителя, мы наблюдаем очевидное немонотонное изменение относительного сдвига длины волны с увеличением продолжительности и концентрации силана (e-h).Для C APTES = 1%, примененного в течение 10 мин, параметр Δλ net для захвата СРБ наблюдался до 37 ч. Показание кольцевого резонатора увеличилось до Δλ нетто = 60 пм для C APTES = 2 %, примененного в течение 20 мин, которое впоследствии было уменьшено до Δλ нетто = 48 пм для C APTES = 4 %, примененного в течение 60 мин. мин. Хотя существует некоторая экспериментальная неопределенность, общая тенденция этих немонотонных показаний представляется существенной.

4. Выводы

Было показано, что выбор параметров силанизации (растворитель, концентрация и время инкубации) и химического состава линкера для иммобилизации антител влияет как на шероховатость поверхности силана, так и на иммобилизованные CPR-антитела на плоских силиконовых тестовых подложках, а также на влияя на связывающую способность CRP в установке на основе кольцевого резонатора.Влияние выбора линкера было больше с точки зрения абсолютных значений как на среднюю шероховатость поверхности иммобилизованных антител на плоских подложках, так и на величину относительного сдвига длины волны из-за захвата CRP, чем выбор параметров силанизации. Использование химии связывания EDC дало наибольшую связывающую способность для захвата CRP с точки зрения абсолютного значения чистого смещения в кольцевом резонаторе. Обратите внимание, что эта химия связывания также привела к наименьшей связывающей способности, измеренной в этом исследовании.Между тем, BS3 давал значения захвата CRP, на которые гораздо меньше влияли протестированные параметры силанизации, что указывает на более высокий потенциал для воспроизводимых результатов анализа. Эта согласованность протестированных параметров силанизации также указывает на то, что линкер BS3 является более надежным и с большей вероятностью, чем химия EDC, дает надежные массивы.

Некоторые зеркальные тенденции могут наблюдаться между параметрами шероховатости силанизированных субстратов, шероховатостью иммобилизованных антител и захватом CRP на аналогичные функционализированные сенсорные чипы кольцевого резонатора.Эти тенденции указывают на то, что в целом увеличение шероховатости поверхности силана из-за увеличения C APTES и времени инкубации приводит к увеличению шероховатости поверхности иммобилизованных антител, что также, в некоторых случаях, можно наблюдать как увеличение захваченного СРБ. датчик на кольцевом резонаторе. Эти тенденции были более заметными при использовании уксусной кислоты в качестве растворителя силанизации, чем этанола. Хотя эти тенденции отражены в различных экспериментах, они не приводят к тому, что абсолютное значение шероховатости поверхности силана или шероховатости поверхности против CRP является граничным условием для значительного захвата CRP датчиком с кольцевым резонатором с аналогичной функциональностью.

Несмотря на то, что измерения АСМ на плоских тестовых подложках оказались разумной платформой для определения того, какая комбинация параметров обеспечивает эффективное улавливание CRP на датчике с кольцевым резонатором, это неэффективная по времени стратегия. Время, затрачиваемое на получение АСМ-топограмм плоских тестовых подложек с анти-CRP, сравнимо со временем, затрачиваемым на иммобилизацию анти-CRP на чипах кольцевого резонатора и последующий мониторинг захвата CRP на этих чипах. Однако там, где результаты АСМ указывают только на то, что может быть оптимальной стратегией иммобилизации, эксперименты по захвату CRP дают точные данные о том, какая комбинация параметров обеспечивает наибольшую чувствительность сенсора.Поэтому мы рекомендуем, чтобы для уже установленных сенсоров любая оптимизация или изменение химического состава поверхности проверялись непосредственно на сенсоре. Однако, если оптимизация является частью создания новой сенсорной платформы, где прямое зондирование еще невозможно, использование стратегий на основе АСМ дает некоторую возможность сузить круг параметров функционализации, которые можно было бы использовать в сенсоре после того, как настройка завершена. По-прежнему важно протестировать этот узкий набор параметров на готовом датчике, поскольку захват желаемого биомаркера на датчике — это единственный параметр, который отличит успешный датчик от неудачного эксперимента.

Общий протокол водной силанизации для введения виниловых, меркапто- или азидо-функциональных групп в целлюлозные волокна и наноцеллюлозы

Эффективная и прямая модификация наноструктурированных целлюлоз в водных условиях или в виде «никогда не высыхающих» материалов является сложной задачей. Мы сообщаем о протоколе силанизации в воде с использованием каталитических количеств хлористого водорода, а затем гидроксида натрия в двухэтапном протоколе.Кислотная стадия гидролизует алкоксисилан с получением водорастворимых силанолов, а последующее добавление каталитических количеств NaOH вызывает ковалентную реакцию между поверхностными гидроксильными группами целлюлозы и соответствующими силанолами. Разработанный протокол позволяет включать виниловые, тиоловые и азидогруппы в волокна целлюлозы и нанофибриллы целлюлозы. В отличие от традиционных методов, отверждение или замена растворителя не требуются, поэтому функционализированная целлюлоза никогда не высыхает, и в процессе не происходит агломерации или ороговения.Успешная модификация была доказана с помощью ЯМР твердого тела, НПВО-ИК и EDX-спектроскопии. Кроме того, ковалентная природа этой связи была показана с помощью гель-проникающей хроматографии нанофибрилл, привитых полиэтиленгликолем. Варьируя количество силановых агентов или время реакции, загрузку силана можно довести до 1,2 ммоль/г. Многофункциональные материалы получали либо предварительным карбоксиметилированием, либо последующей силанизацией; или путем одновременного включения как винильных, так и азидогрупп.Протокол, представленный здесь, представляет собой простой, общий и прямой путь для введения якорных групп на поверхность никогда не высыхающих целлюлоз, готовых для постмодификации клик-химии, для получения многофункциональных целлюлозных субстратов для ценных приложений.

Ключевые слова: водная силанизация; гель целлюлозы II; модификация целлюлозы; нанофибриллы целлюлозы; нажмите химия; зеленая химия; наноцеллюлоза.

Силанизация твердых поверхностей меркаптопропилсилатраном: новый подход к конструированию коллоидных монослоев золота

Меркаптопропилсилатран (MPS) был исследован как новая самособирающаяся пленка на поверхности кремнезема, а также как новый адгезивный слой для создания коллоидного монослоя золота на поверхностях кремнезема. Мы сравниваем процедуру приготовления и качество пленки MPS с пленками (3-меркаптопропил)триметоксисилана (MPTMS), который обычно используется для закрепления наночастиц золота на поверхностях кремнезема.Пленки были охарактеризованы с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, измерения краевого угла, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, атомно-силовой микроскопии и реактива Эллмана для определения поверхностной концентрации меркаптана. Процесс приготовления пленок МПС включает более экологически безопасные водные или полярные органические растворители, занимает значительно меньше времени (<30 мин) и приводит к получению более однородных и воспроизводимых пленок благодаря нечувствительности к влаге. Пленки MPS также имеют более высокую поверхностную плотность меркаптана, чем пленки MPTMS, что приводит к более высокому насыщению коллоидных монослоев золота на подложках, покрытых MPS.Более высокая устойчивость пленок MPS к окружающей среде по сравнению с пленками MPTMS важна для приложений, где требуется достаточная долговечность самособирающихся пленок в условиях окружающей среды. Таким образом, меркаптосилатран может потенциально заменить меркаптосилан для модификации поверхности и в качестве адгезивного слоя для создания коллоидного монослоя благородного металла на оксидных поверхностях.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Сравнение методов химической очистки стекла при подготовке к силанизации — Исследовательские профили в Медицинской школе Вашингтонского университета «Было показано, что для равномерного осаждения силанового монослоя на стекле требуется небольшое количество воды вместе с гидроксильными группами в изолированной или геминальной конфигурации на поверхности подложки.Чтобы обнажить эти группы, необходимо удалить органические соединения с поверхности. Мы представляем качественную оценку восьми химических методов, обычно используемых для очистки предметных стекол микроскопа при подготовке к силанизации. Средний контактный угол деионизированной воды измеряли перед ковалентным присоединением (3-меркаптопропил)триэтоксисилана для оценки эффективности каждой процедуры. Углы смачивания также измеряли после силанизации в качестве средства определения однородности и воспроизводимости силанового монослоя.Результаты показывают, что промывка метанолом/HCl в соотношении 1:1 с последующей обработкой концентрированной H3SO4 наиболее эффективно удаляет поверхностные загрязнения и обеспечивает очень равномерную силанизацию поверхности стекла. Copyright (C) 1999 Elsevier Science S.A.»,

ключевых слов = «(3-меркаптопропил)силан, методы очистки, поверхность стекла, силанизация, натронная известь»,

автор = «Cras, {J. Дж.} и Роу-Тайтт, {К. А.} и Нивенс, {Д.