Ein einfaches unilamelläres Riesenvesikel (sGUV) ist ein kugelförmiges Vesikel von Mikrometergröße, das aus einer Lipiddoppelschicht besteht, die eine wässrige Lösung im Inneren umschließt und in einem anderen wässrigen Medium suspendiert ist. Als biomimetische Modelle biologischer Zellen sind sGUVs etablierte Systeme für biophysikalische Studien. sGUVs ahmen jedoch in erster Linie kernhaltige Zellen nach, was ihre Anwendung als Modelle für nicht-nukleate Zellen einschränkt. Wir schlagen compound Giant Unilamellar vesicles (cGUVs) als geeigneteres biomimetisches Modell für kernhaltige Zellen vor. cGUVs sind Vesikel-in-Vesikel-Strukturen, bei denen davon ausgegangen werden kann, dass die äußere und die innere Vesikeldoppelschicht die Zelle bzw. die Kernmembran einer Zelle repräsentieren.
In dieser Studie beschreiben wir eine einfache Methode zur Synthese von cGUVs. Kurz gesagt, sGUVs wurden unter Verwendung der Lipidzusammensetzung von DMPC und Cholesterin im Bereich von 37-43 mol% in einem Saccharosemedium mittels der Elektroformationsmethode erzeugt. Diese sGUVs wurden dann einem osmotischen Schock ausgesetzt, indem eine hypertone Glukoselösung eingeführt wurde, die einen sofortigen Übergang in eine somatozytäre Form auslöste. Dieser Prozess führte zur Bildung eines Zwischenzustands, in dem das äußere und das innere Vesikel durch einen Hals verbunden blieben, was schließlich zur Entwicklung einer Vesikel-in-Vesikel-Struktur, den sogenannten cGUVs, führte.
Darüber hinaus ist bekannt, dass GUVs, die mit einem höheren Cholesterinspiegel in der Doppelschicht hergestellt wurden, eine verminderte Ionenpermeabilität aufweisen. Diese Eigenschaft ermöglicht die Abstimmung der Leitfähigkeit in der ringförmigen Lösung eines cGUV durch Einstellen der Leitfähigkeiten des hydratisierenden Mediums, der inneren Lösung durch hypertonische Glukose und der äußeren Lösung durch Einstellen der Verdünnung oder der Zugabe von leitfähigen Medien, wodurch die resultierenden cGUVs mit kontrollierten Leitfähigkeiten im äußeren, ringförmigen und inneren Bereich entstehen. relevant für elektrische Feldstudien. Wir schlagen diesen effizienten und unkomplizierten Ansatz für die Synthese von Verbindungsvesikeln vor, die als biomimetisches Modell für eukaryotische, kernhaltige Zellen verwendet werden können, und fördern so ihre Anwendung in der biophysikalischen Forschung.