El objetivo del protocolo es medir de forma fiable las propiedades mecánicas de membrana de las vesículas gigantes por aspiración de micropipetas.
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Artículo de método
El objetivo del protocolo es medir de forma fiable las propiedades mecánicas de membrana de las vesículas gigantes por aspiración de micropipetas.
Las vesículas gigantes obtenidas a partir de fosfolípidos y copolímeros pueden explotarse en diferentes aplicaciones: administración controlada y dirigida de fármacos, reconocimiento biomolecular dentro de biosensores para el diagnóstico, membranas funcionales para células artificiales y desarrollo de micro/nanorreactores bioinspirados. En todas estas aplicaciones, la caracterización de sus propiedades de membrana es de importancia fundamental. Entre las técnicas de caracterización existentes, la aspiración de micropipetas, pionera por E. Evans, permite la medición de las propiedades mecánicas de la membrana, como el módulo de compresibilidad de área, el módulo de flexión y la tensión y la tensión de lisis y la tensión y la tensión. Aquí, presentamos todas las metodologías y procedimientos detallados para obtener vesículas gigantes a partir de la película delgada de un lípido o copolímero (o ambos), la fabricación y tratamiento superficial de micropipetas, y el procedimiento de aspiración que conduce a la medición de todos los parámetros mencionados anteriormente.
Las vesículas gigantes obtenidas a partir de fosfolípidos (liposomas) han sido ampliamente utilizadas desde la década de 1970 como la membrana celular básica modelo1. A finales de la década de 1990, las morfologías vesiculares obtenidas del autoensamblaje de copolímeros, denominados polímeros en referencia a sus análogos de lípidos2,3,aparecieron rápidamente como una alternativa interesante a los liposomas que poseen una débil estabilidad mecánica y una pobre funcionalidad química modular. Sin embargo, su carácter biomimético celular es bastante limitado en comparación con los liposomas ya que estos últimos están compuestos de fosfolípidos, el componente principal de la membrana celular. Además, su baja permeabilidad a la membrana puede ser un problema en algunas aplicaciones como la administración de fármacos donde se requiere la difusión controlada de especies a través de la membrana. Recientemente, la asociación de fosfolípidos con copolímeros de bloque para diseñar vesículas y membranas híbridas de polímero-lípido sha sido objeto de un número creciente de estudios4,5. La idea principal es diseñar entidades que combinen sinérgicamente los beneficios de cada componente (biofuncionalidad y permeabilidad de las bicapas lipídicas con la estabilidad mecánica y versatilidad química de las membranas poliméricas), que pueden ser explotadas en diferentes aplicaciones: entrega controlada y dirigida de fármacos, reconocimiento biomolecular dentro de biosensores para el diagnóstico, membranas funcionales para células artificiales, desarrollo de micro-nano-reactores bioinspirados.
Hoy en día, diferentes comunidades científicas (bioquímicos, químicos, biofísicos, físico-químicos, biólogos) tienen un creciente interés en el desarrollo de un modelo de membrana celular más avanzado. Aquí, nuestro objetivo es presentar, lo más detalladamente posible, metodologías existentes (electroformación, aspiración de micropipetas) para obtener y caracterizar las propiedades mecánicas de las vesículas gigantes y los recientes modelos de membrana celular "avanzados" que son vesículas gigantes de lípidos de polímero híbrido4,5.
El propósito de estos métodos es obtener una medición fiable de la compresibilidad de la zona y los módulos de flexión de la membrana, así como su tensión de lisis y tensión. Una de las técnicas más comunes existentes para medir la rigidez de flexión de una vesícula gigante es el análisis de fluctuación6,7, basado en la observación directa del microscopio de vídeo; pero esto requiere una gran fluctuación visible de la membrana, y no se obtiene sistemáticamente en membranas gruesas (por ejemplo, polímeros). El módulo de compresibilidad de área se puede determinar experimentalmente utilizando la técnica Langmuir Blodgett, pero más a menudo en una monocapa8. La técnica de aspiración de micropipetas permite la medición de ambos módulos en una bicapa formando vesícula unilamellar gigante (GUV) en un experimento.
El siguiente método es adecuado para todas las moléculas anfifílicas o macromoléculas capaces de formar bicapas y, en consecuencia, vesículas por electroformación. Esto requiere un carácter fluido de la bicapa a la temperatura de la electroformación.
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1. Fabricación de micropipetas
NOTA: Aquí son necesarias micropipetas con un diámetro interior de 6 a 12 m y una longitud córnea de alrededor de 3-4 mm. A continuación se describe un método detallado de fabricación de micropipetas.
2. Puntas de pipeta de recubrimiento con BSA (albúmina sérica bovina)
3. Formación de GUVs y GHuVs por electroformación
NOTA: La electroformación es una técnica de uso común desarrollada por Angelova9. Los procedimientos para obtener una cámara de electroformación, depositar una película de lípidos o polímeros (o ambos para GVAND (Vesículas Unilamellar híbridas gigantes)) e hidratar la película bajo un campo eléctrico alternativo se describen a continuación. También se describe el procedimiento para recoger el GUV obtenido.
4. Configuración de micromanipulación
NOTA: El principio de la aspiración de micropipetas es chupar una sola vesícula a través de una micropipette de vidrio aplicando una depresión. La longitud de la lengua dentro de la pipeta se mide en función de la presión de aspiración. El recubrimiento de pipeta con BSA, descrito anteriormente, es esencial para prevenir o minimizar cualquier adhesión entre las membranas vesículas y la pipeta.
El protocolo se ilustra a continuación.
(2)
(3)
siendo el área de membrana de la vesícula a la presión de aspiración más baja.
(4)
(5)Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Con el protocolo antes mencionado, hemos estudiado diferentes vesículas unilamellares gigantes sintéticas (GUV), obtenidas a partir de un fosfolípido: 2-oleoyl-1-palmitoyl-sn-glicero-3-fosfocolina (POPC), un copolímero tribloque: Poli(etilenoóxido)-b-Poli(dimethylsiloxane)-b-Poly(etilóxido) (PEO12-b-PDMS43-b-PEO12) sintetizado en un estudio anterior13, y un copolímero dibloque Poly(dimeth...
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El recubrimiento del micropipeta es uno de los puntos clave para obtener mediciones fiables. Se debe evitar la adhesión de la vesícula a la micropipeta, y se utiliza comúnmente un recubrimiento en la literatura17,18,19,20,21, con BSA, é-caseína o surfasil. Los detalles del procedimiento de recubrimiento rara vez se mencionan.
La dis...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores agradecen a la ANR su apoyo financiero (ANR Sysa).
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Equipos y materiales necesarios para el diseño de micropipetas | |||
| Borosilicato Glass Capillaries | World Precision Instruments | 1B100-4 | exterior e interior de 1 mm y 0,58 mm respectivamente. |
| Filamento instalado | por Sutter Instrument Co. | FB255B | 2,5 mm * 2,5 mm Caja de filamento |
| Flaming/Marrón Extractor de micropipetas | Sutter Instrument Co. | Modelo P-97 | |
| Microforge | NARISHGE Co. | MF-900 | equipado con dos objetivos (10x y 32x |
| )Materiales para el recubrimiento de puntas de pipeta con BSA | |||
| Bovine Fracción de Albúmina Suero V (BSA) | Sigma-Aldrich | 10735078001 | |
| Jeringa desechable de 1 ml Luer Tip | Codan | 62.1612 | |
| Jeringa desechable de 10 ml Luer Tip | Codan | 626616 | |
| Jeringa desechable de 5 ml Luer Tip | Codan | 62.5607 | |
| Filtro de celulosa acetato desechable | Cluzeau Info Labo | L5003SPA | Tamaño de poro: 0.22µ m, diámetro: 25 mm |
| Tubo capilar de sílice fundida flexible Polymicro Technologies | . | TSP530660 | Diámetro interior 536µ m, diámetro exterior 660µ m,Glucosa |
| Sigma-Aldrich | G5767 | ||
| Jeringa 500 y micro; L luer Lock GASTIGHT | Hamilton Syringe Company | 1750 | |
| Mezclador giratorio de tubo de ensayo | Labinco | 28210109 | |
| Micromanipulation Setup | |||
| aluminio, 1000 mm de longitud, roscas M4, serie X48 Newport | |||
| Se utiliza como soporte del microscopio para evitar vibraciones externas. | |||
| Micromanipulador | Eppendorf | Patchman NP 2 | La unidad modular (unidad de motor para el movimiento X, Y y Z) se monta en el microscopio invertido mediante un adaptador. |
| Micrómetro | Mitutoyo Corporation | 350-354-10 | Digimatic LCD Cabezal de micrómetro 25,4 mm Alcance 0,001 mm |
| Depósito de agua de plexiglás (100 ml) | |||
| (DMI6000) equipado con un escáner resonante y un objetivo de inmersión en agua (HCX APO L 40x/0.80 WU-V-I). | Leica | ||
| X48 de 80 mm de longitud, con rosca 1/4-20, 8-32 y 4-40 | Newport | ||
| Materiales para la preparación de soluciones de sacarosa y anfifílico | |||
| 2-Oleoyl-1-palmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina | Sigma-Aldrich | ||
| Cloroformo | VWR | 22711.244 | |
| L-α-Fosfatidiletanolamina-N-(lissamina rodamina B sulfonil) | Sigma-Aldrich | 810146C | Lípido marcado con rodamina |
| Sacarosa | Sigma-Aldrich | S7903 | |
| Electroformación Configuración | |||
| 10 y Micro; L tapones capilares de vidrio | Hirschmann | 9600110 | |
| Jeringa desechable de 1 ml Luer Tip | Codan | 62.1612 | |
| H Grasa | Apiezon | Apiezon H Grasa | sin silicona Portaobjetos de |
| vidrio recubierto de óxido de indio y estaño | Sigma-Aldrich | ||
| Terumo | AN2138R1 | 0,8 x 38 mm | |
| Ohmímetro (multímetro) | Voltcraft | VC140 | |
| Toluene | VWR | 28676.297 | |
| Generador de tensión | Keysight | 33210A |
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