Bicouche lipidique des vésicules génération utilisant microfluidique jets

Summary

Jet microfluidique contre une bicouche lipidique de l'interface des gouttelettes fournit un moyen fiable pour générer des vésicules avec le contrôle de l'asymétrie de la membrane, l'incorporation de protéines transmembranaires, et l'encapsulation des matériaux. Cette technique peut être appliquée pour étudier une variété de systèmes biologiques où les biomolécules compartimentés sont souhaitées.

Abstract

Bottom-up biologie synthétique présente une nouvelle approche pour l'étude et la reconstitution des systèmes biochimiques et, potentiellement, les organismes minimes. Ce domaine émergent engage des ingénieurs, des chimistes, des biologistes et physiciens de concevoir et assembler des composants biologiques de base dans les systèmes complexes, fonctionnant de bas en haut. Ces systèmes bottom-up pourraient conduire à l'élaboration de cellules artificielles pour des enquêtes biologiques fondamentales et des thérapeutiques innovantes ^1,2. Vésicules unilamellaires géants (GUVS) peuvent servir de plate-forme de modèle pour la biologie synthétique en raison de leur structure et la taille membrane cellulaire comme. Éjection microfluidique, ou microjetting, est une technique qui permet la génération de GUVs de taille contrôlée, la composition de la membrane, une protéine transmembranaire de constitution, et l'encapsulation ^3. Le principe de base de cette méthode est l'utilisation de plusieurs, des impulsions de fluide à haute fréquence générés par un dispositif à jet d'encre piézo-actionné pour déformer une suspendu lbicouche ipid dans une GUV. Le processus est semblable à des bulles de savon à partir d'un film de savon. En faisant varier la composition de la solution à jets, la composition de la solution globale, et / ou les composants inclus dans la bicouche, les chercheurs peuvent appliquer cette technique pour créer des vésicules personnalisés. Cet article décrit la procédure pour générer des vésicules simples à partir d'un bicouche d'interface de gouttelettes par microjetting.

Introduction

Il est devenu de plus en plus clair que la biologie cellulaire est un problème multi-échelle qui consiste à intégrer notre compréhension des molécules aux cellules. Par conséquent, savoir précisément comment les molécules travaillent individuellement n'est pas suffisante pour comprendre les comportements cellulaires complexes. Ceci est partiellement dû à l'existence de comportements émergents de systèmes multi-composants, comme en témoigne la reconstitution de l'actine interaction avec le réseau avec des vésicules bicouches lipidiques ^4, l'assemblage du fuseau mitotique dans Xenopus extrait ^5, et la dynamique spati....

Protocol

Une. Infinity Chambre Fabrication

1. Concevoir la chambre de l'infini (du nom de sa forme) en utilisant un ordinateur de conception assistée (CAO), et enregistrer le fichier tel qu'il est compatible avec un cutter laser. Pour créer cette forme, séparés deux cercles de diamètre 0,183 à une distance de centre à centre de 0,15 po Couper la chambre de 1/8- 3/16 en acrylique clair avec la découpe au laser. La forme de l'infini facilite l'interface gouttelette formation bicouche et la stabilité.
2. Percez un trou de 1/16 en passant par le bord de la chambre à l'acrylique et en forme de l'infini. Répéter l'opération sur le côté opp....

Results

Nous avons assemblé une configuration de jet microfluidique sur un microscope inversé à fluorescence conventionnelle avec une scène personnalisée assemblé à partir de pièces usinées et des micromètres manuels (Figure 1). Caractérisation du jet d'encre permet de mieux comprendre le processus de génération de la vésicule. Faire varier la distance entre la buse à jet d'encre bicouche lipidique et affecte la force appliquée pour provoquer une déformation de la membrane. La proximité de la bicouche se concen.......

Discussion

De nombreuses techniques ont été mises au point pour la production de vésicules, comprenant électroformation, d'émulsion, et la génération de gouttelettes ^{de 14 à 16.} Cependant, de nouvelles techniques expérimentales sont nécessaires pour permettre la conception de systèmes biologiques avec une similitude de plus en plus de systèmes vivants. Méthodes microfluidiques, en particulier, ont offert un niveau accru de contrôle régissant unilamellarity de membrane, monodispersité de la taille, et le contenu inte.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Jet d’encre piézoélectrique	MicroFab Technologies	MJ-AL-01-xxx	xxx indique le diamètre de l’orifice en microns
Contrôleur Jet Drive III	MicroFab Technologies	CT-M3-02
Caméra haute vitesse	Vision Research	MiroEX2
DPhPC lipide sous chloroforme	Avanti	850356C	Commandé en petites aliquotes en flacons
PVDF 33 mm filtres, 0,2 & micro ; m	Fisher Scientific	SLGV033RS
1 ml Seringues	Fisher Scientific	14823434
n-Decane	Acros Organics	111871000
Glucose	Acros Organics	410950010
Saccharose	Sigma-Aldrich Sigma-Aldrich	S7903-1KG
Méthylcellulose	Fisher Scientific	NC9084958
1/8 po Acrylique	McMaster Carr	8560K239	Des conceptions CAO pour la chambre en forme d’infini sont disponibles sur demande
0,2 mm Acrylique	Astra Products	Clarex clear 001
Acrylic Cement	TAP Plastics	10693
Superglue	Fisher Scientific	NC9011323
Loctite 3494 Stroboscopes adhésifs de renforcement UV	Approvisionnement	30765
Caoutchouc naturel	McMaster Carr	85995K14
Des conceptions CAO	maison N	/A	scène personnalisée