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Functionalization of Polydimethylsiloxane with Diazirine-Based Linkers for Covalent Protein Immobilization
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-12-27 , DOI: 10.1021/acsami.3c08013 Jie Li 1 , Liting Bi 2 , Stefania F Musolino 2 , Jeremy E Wulff 2 , Kyla N Sask 1, 3
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-12-27 , DOI: 10.1021/acsami.3c08013 Jie Li 1 , Liting Bi 2 , Stefania F Musolino 2 , Jeremy E Wulff 2 , Kyla N Sask 1, 3
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Biomolecule attachment to solid supports is critical for biomedical devices, such as biosensors and implants. Polydimethylsiloxane (PDMS) is commonly used for these applications due to its advantageous properties. To enhance the biomolecule immobilization on PDMS, a novel technique is demonstrated using newly synthesized diazirine molecules for the surface modification of PDMS. This nondestructive process involves a reaction between diazirine molecules and PDMS through C–H insertion with thermal or ultraviolet activation. The success of the PDMS modification is confirmed by various surface characterization techniques. Bovine serum albumin (BSA) and immunoglobulin G (IgG) are strongly attached to the modified PDMS surfaces, and the amount of protein is quantified using iodine-125 radiolabeling. The results demonstrate that PDMS is rapidly functionalized, and the stability of the immobilized proteins is significantly improved with multiple types of diazirine molecules and activation methods. Confocal microscopy provides three-dimensional images of the distribution of immobilized IgG on the surfaces and the penetration of diazirine-based linkers through the PDMS substrate during the coating process. Overall, this study presents a promising new approach for functionalizing PDMS surfaces to enhance biomolecule immobilization, and its potential applications can extend to multimaterial modifications for various diagnostic and medical applications such as microfluidic devices and immunoassays with relevant bioactive proteins.
中文翻译:
聚二甲基硅氧烷与二氮杂环基连接体的功能化用于共价蛋白质固定
生物分子与固体支持物的附着对于生物医学设备(例如生物传感器和植入物)至关重要。聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 因其优越的性能而常用于这些应用。为了增强 PDMS 上的生物分子固定化,使用新合成的二氮丙啶分子对 PDMS 进行表面修饰,展示了一种新技术。这种非破坏性过程涉及二氮丙啶分子和 PDMS 之间通过 C-H 插入以及热或紫外线激活的反应。 PDMS 改性的成功已通过各种表面表征技术得到证实。牛血清白蛋白 (BSA) 和免疫球蛋白 G (IgG) 牢固地附着在修饰的 PDMS 表面上,并使用 125 碘放射性标记对蛋白质的量进行定量。结果表明,多种类型的二嗪分子和活化方法使PDMS快速功能化,并且固定化蛋白的稳定性显着提高。共焦显微镜提供了固定化 IgG 在表面上的分布以及涂层过程中基于二氮丙啶的连接体穿过 PDMS 基底的渗透的三维图像。总的来说,这项研究提出了一种有前途的新方法,用于功能化 PDMS 表面以增强生物分子固定,其潜在应用可以扩展到各种诊断和医疗应用的多材料修饰,例如微流体装置和相关生物活性蛋白的免疫测定。
更新日期:2023-12-27
中文翻译:
聚二甲基硅氧烷与二氮杂环基连接体的功能化用于共价蛋白质固定
生物分子与固体支持物的附着对于生物医学设备(例如生物传感器和植入物)至关重要。聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 因其优越的性能而常用于这些应用。为了增强 PDMS 上的生物分子固定化,使用新合成的二氮丙啶分子对 PDMS 进行表面修饰,展示了一种新技术。这种非破坏性过程涉及二氮丙啶分子和 PDMS 之间通过 C-H 插入以及热或紫外线激活的反应。 PDMS 改性的成功已通过各种表面表征技术得到证实。牛血清白蛋白 (BSA) 和免疫球蛋白 G (IgG) 牢固地附着在修饰的 PDMS 表面上,并使用 125 碘放射性标记对蛋白质的量进行定量。结果表明,多种类型的二嗪分子和活化方法使PDMS快速功能化,并且固定化蛋白的稳定性显着提高。共焦显微镜提供了固定化 IgG 在表面上的分布以及涂层过程中基于二氮丙啶的连接体穿过 PDMS 基底的渗透的三维图像。总的来说,这项研究提出了一种有前途的新方法,用于功能化 PDMS 表面以增强生物分子固定,其潜在应用可以扩展到各种诊断和医疗应用的多材料修饰,例如微流体装置和相关生物活性蛋白的免疫测定。