Method Article

Microscopie à force atomique imagerie et spectroscopie de force de bicouches lipidiques supportées

DOI:

10.3791/52867

July 22nd, 2015

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nous décrivons un protocole de préparation de bicouches lipidiques supportées et sa caractérisation à l’aide de la microscopie à force atomique et de la spectroscopie de force.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La microscopie à force atomique (AFM) est une technique d’imagerie polyvalente à haute résolution qui permet de visualiser les membranes biologiques. Il a un grossissement suffisant pour examiner les sous-structures membranaires et même les molécules individuelles. L’AFM peut agir comme une sonde de force pour mesurer les interactions et les propriétés mécaniques des membranes. Les bicouches lipidiques supportées sont conventionnellement utilisées comme modèles membranaires dans les études AFM. Dans ce protocole, nous montrons comment préparer des bicouches supportées et caractériser leur structure et leurs propriétés mécaniques à l’aide de l’AFM. Il s’agit notamment de l’épaisseur de la bicouche et de la force de percée.

Les informations fournies par l’imagerie AFM et la spectroscopie de force aident à définir les propriétés mécaniques et chimiques des membranes. Ces propriétés jouent un rôle important dans les processus cellulaires tels que le maintien de l’hémostase cellulaire contre le stress environnemental, le rapprochement des protéines membranaires et la stabilisation des complexes protéiques.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Microscopie à force atomique (AFM) génère une image d'une surface par balayage sur une zone de l'échantillon en utilisant une console avec une pointe très fine 1. Le mouvement de la sonde en porte à faux de la topologie de surface de l'échantillon. AFM a été largement appliquée à des molécules biologiques - y compris les protéines, l'ADN et les membranes, en raison de sa polyvalence dans l'analyse des échantillons fixés dans l'air ou de l'état quasi-native dans un liquide 2-5.

Outre sa capacité d'imagerie à haute résolution dans l'ordre du nanomètre, le cantilever AFM agit comme un ressort pour sonder les forces d'interaction (d'adhérence et de répulsion) et les propriétés mécaniques de l'échantillon 5,6. Ceci est connu comme la spectroscopie de force. Dans ce mode, la sonde se rapproche de la première de l'échantillon et exerce une force sur elle, puis est rentré jusqu'à ce qu'il perd le contact avec l'échantillon (figure 1A). Les courbes montrent générés force en fonction de la distance du levier à la fois pour l'applicationle gardon et la rétraction. Plusieurs propriétés, y compris le module d'élasticité pour mesurer la rigidité d'un matériau, et les forces d'adhérence peuvent être obtenues.

Bicouches lipidiques supportées sont des membranes modèles biologiques situées sur le dessus d'un support solide - habituellement le mica, le verre borosilicate, silice fondue, ou de silicium 7 oxydé. Ils sont préparés en utilisant différentes techniques comme le dépôt de la vésicule, de méthode et de Langmuir-Blodgett spin-coating 8,9. Imagerie AFM a été utilisée pour suivre la formation de ces bicouches supportées 10, et sonder différentes structures formées par des membranes de différentes compositions 11 à 15.

Effectuer la spectroscopie de force sur les résultats bicouches pris en charge dans un pic dans la courbe d'approche. Ce pic indique la force nécessaire pour percer la bicouche, et est appelée force de percée. L'épaisseur de la double couche peut également être mesurée en utilisant la courbe de force 6. La force typique de percée de bicouchescomprise entre 1-50 nN 6. Ces propriétés dépendent de lipide emballage (liquide ou gel de phase) et la structure (longueur de chaîne acyle et le degré d'insaturation) et modifié par des agents de la membrane 16 actif. La théorie derrière la rupture a été expliqué 17 et d'autres paramètres expérimentaux tels que cantilever douceur, rayon de la pointe et de la vitesse d'approche affectent également la force de percée 15,16,18. la spectroscopie de force a été utilisé pour analyser les propriétés des différentes phases lipidiques 11,19, les changements de composition dépendant 12,20, ainsi que des effets d'autres biomolécules, telles que des peptides, sur la stabilité de la membrane 21.

Le plat d'orientation de bicouches supportées est avantageux pour combiner AFM avec d'autres méthodes telles que la résonance plasmonique de surface 22 et la microscopie à fluorescence 11,19 pour mieux caractériser la structure et les propriétés des membranes.

Ce proto vidéo détailléecol est destiné à préparer bicouches lipidiques supportées en utilisant le dépôt de la vésicule et les analyser avec l'AFM et spectroscopie de force. Bien que les vésicules de différentes tailles peuvent être utilisés pour préparer des bicouches, ce protocole se concentre sur les petites et grandes vésicules unilamellaires. Bicouches pris en charge cette phase séparer en liquide commandé (L o) et désordonnés (L) d phases liquides ont été caractérisées 11,15. La membrane est constituée de di-oléoyl-phosphatidylcholine (DOPC), la sphingomyéline (SM), et du cholestérol (Chol) à 2: 2: 1. Cette composition modèles les radeaux lipidiques, qui sont proposées à se comporter comme des plateformes importantes pour le trafic de protéines et de tri, la signalisation cellulaire et d'autres processus cellulaires 23,24.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Préparation de bicouches lipidiques supportées (SLB) 11,12,21

  1. Préparation de lipides Mélange vésicules multilamellaires et Suspensions
    1. Préparer les tampons suivants à l'avance.
      1. Préparer tampon PBS à des concentrations de 2,7 mM de KCl, 1,5 mM KH 2 PO 4, 8 mM Na 2 HPO 4 et NaCl 137 mM, pH 7,2.
      2. Préparer SLB (soutenu bicouche lipidique) à des concentrations de tampon NaCl 150 mM, HEPES 10 mM, pH 7,4.
      3. Préparer une solution de 1 M de CaCl2.
    2. Dissoudre les lipides suivants dans le chloroforme à une concentration désirée: par exemple, la di-oléyl-phosphatidylcholine (DOPC) à 25 mg / ml, la sphingomyéline (SM) à 25 mg / ml et le taux de cholestérol (Chol) à 10 mg / ml.
    3. Prenez 18,38 pi de DOPC, 17,10 pi de SM et 11,30 pi de Chol pour faire une solution avec 1 mg de lipides totaux dans un 2: 2: 1 DOPC: rapport molaire Chol: SM. Variez les volumes en conséquence sur la base du concentrations des lipides préparés en 1.1.2. Cependant, maintenir le rapport molaire de 2: 2: 1 DOPC: SM: Chol, que de changer le rapport molaire va changer les caractéristiques de phase de la membrane 25.
    4. Mélanger la solution complètement au vortex. Ajouter un colorant fluorescent lipidique à 0,05% en moles si l'on veut visualiser la bicouche par un microscope à fluorescence.
      Remarque: La famille de dialkylcarbocyanines à longue chaîne, comme l'a fait, Dil et DiO couvrent un large éventail de longueurs d'onde et peuvent être idéalement utilisés pour marquer des membranes lipidiques. En variante, des lipides marqués par fluorescence, tels que la phosphatidyléthanolamine ou la rhodamine-BODIPY-cholestérol peuvent être utilisés. Dans tous les cas, la concentration du colorant doit être optimisée en fonction du réglage de la microscopie, en gardant à l'esprit que des concentrations élevées du fluorophore lié au lipide peuvent modifier le comportement des lipides 19.
    5. Séchez le chloroforme en utilisant du gaz N 2 (ou tout gaz inerte disponibles tels que Ar et He).
    6. En outre t secil lipide mélange sous vide pendant au moins 1 heure.
      Note: Si vous rangez ce mélange lipidique, purger l'air avec un gaz inerte (N 2, Ar ou He) et conserver à -20 ° C. Aliquoter excès de lipides-en-chloroforme dans de petits flacons bruns. Séchez-les d'une manière similaire à celle du mélange de lipides, déplacer l'air avec un gaz inerte (N 2, Ar ou He) et conserver à -20 ° C.
    7. Dissoudre les lipides séchés dans du tampon PBS à une concentration de 10 mg / ml.
    8. Vortex vigoureusement le mélange pendant environ 20 sec à 1 min pour obtenir une suspension trouble, contenant des vésicules multilamellaires. Assurez-vous que la il n'y a pas de films lipidiques coller aux parois de la fiole.
    9. Distribuer cette suspension dans 10 aliquotes (1 mg de lipides fait 10 aliquotes).
    10. Stocker à -20 ° C jusqu'à utilisation ultérieure.
  2. Préparation de vésicules unilamellaires
    Remarque: Les diverses tailles des vésicules unilamellaires peuvent être préparés en utilisant le procédé de sonication ou le procédé d'extrusion. Sonication utilise sound énergie pour agiter le mélange et séparer les couches de la suspension multilamellaire. Ceci est indiqué par le nettoyage de la suspension brumeux. Extrusion force les vésicules multilamellaires de passer à travers un filtre à membrane ayant une taille de pore définie.
    1. Méthode de Sonication
      1. Prenez les 10 pi de suspensions lipidiques multilamellaires et ajouter 150 pi de tampon SLB.
      2. Transférer le mélange dans de petits (2 ml) flacons de verre plafonnés et sceller avec du Parafilm.
      3. Soniquer le mélange à la température ambiante dans un bain sonique pendant 10 min ou jusqu'à ce qu'il devienne clair pour donner de petites vésicules unilamellaires (SUV, en dessous de 50 nm de diamètre).
    2. Extrusion Méthode
      1. Prenez les 10 pi de suspensions lipidiques multilamellaires et ajouter 150 pi de tampon SLB.
      2. Transférer la suspension dans un tube cryogénique.
      3. Geler la suspension de lipides en immergeant le tube cryogénique pour quelques secondes dans de l'azote liquide.
      4. Décongeler lesuspension lipidique en immergeant le tube cryogénique dans un bain d'eau à température ambiante ou 37 ° C pendant quelques minutes. Répétez les étapes de gel-dégel au moins 10 fois.
      5. Pour extruder la suspension de lipides, en utilisant une membrane de polycarbonate de 200 nm de taille de pores (d'autres tailles de pores sont disponibles comme, 100 nm ou 400 nm) et un dispositif d'extrusion 26 commerciale.
        Remarque: Actuellement, il existe deux dispositifs d'extrusion disponibles dans le commerce: une extrudeuse manuel est disponible pour de petits volumes (200 pi à quelques ml). Dans ce cas, l'échantillon est extrudé à travers la membrane en poussant manuellement la suspension avant et en arrière entre deux seringues. Selon le fabricant, devraient être combinées pour atteindre son volume minimum de la mise en place des aliquotes lipidiques. Pour de plus grands volumes (jusqu'à 50 ml) dispositifs plus sophistiqués qui sont utilisés dans la suspension est forcée à travers la membrane de polycarbonate à l'aide de gaz comprimé. SET-UP et extrusion conditions peuvent changer selon le model. Reportez-vous aux instructions du fabricant avant de l'utiliser. Ce protocole se réfère à l'extrudeuse manuelle pour les petits volumes.
      6. Equilibrer l'extrudeuse dans l'eau en faisant passer l'eau à travers l'extrudeuse. Plonger la membrane dans l'eau.
      7. Placer la membrane entre les deux pistons, l'assemblage du dispositif et équilibrer dans du tampon, en faisant passer le tampon à travers l'extrudeuse, d'une seringue à l'autre. Cette étape permet de tester en outre la perméabilité du système. En cas de fuite, démonter et le remonter à nouveau changer la membrane.
      8. Prendre la suspension de lipides en utilisant une seringue de l'extrudeuse («côté sale ').
      9. Fixer la seringue contenant la suspension de lipides sur une chambre et la seringue vide sur la chambre adverse.
      10. Poussez la seringue sur une extrémité. Filtrer la solution à travers la membrane et dans la seringue opposée. Ceci est la passe 1 er.
      11. Passer à travers la membrane pour un total de 31 fois cesque la solution se termine sur la seringue opposée («côté propre»).
        Remarque: Vérifiez la membrane après extrusion. Si elle a été rompue, puis procédé d'extrusion a échoué et doit être répétée.
      12. Vider la seringue dans un petit tube. Grandes vésicules unilamellaires (LUV) sont stables pendant 1-2 jours si elles sont conservées à 4 ° C.
  3. Préparation de Mica et Lamelles
    1. Laver lamelles de première dans l'eau puis dans l'éthanol. Sécher à l'air.
    2. Prenez disques de mica et de décoller la couche externe avec du ruban adhésif.
    3. Fixez le disque de mica sur la lamelle. Colles optiques transparents est optimisé de manière que l'on peut vérifier les bicouches avec un microscope à fluorescence.
    4. Attacher des cylindres en plastique (diamètre extérieur 2,5 cm, 2 cm de diamètre intérieur et 0,5 cm de hauteur) en utilisant de la colle optique / graisse. Assurez-vous que tout est scellé et qu'il n'y a pas de fuites. Utiliser de la graisse quand on veut réutiliser les bouteilles, car ils peuvent être facilement détachés de ee lamelle et lavé. Les dimensions des cylindres en plastique dépendent de la taille du support de cantilever AFM et doivent être ajustés en conséquence.
  4. Dépôt de vésicules unilamellaires sur support solide
    1. Pipeter l'ensemble de la solution de liposome directement sur le mica. Ajouter davantage de tampon SLB pour atteindre un volume de 300 pi.
    2. Ajouter 0,9 pl d'une solution de chlorure de calcium M pour atteindre une concentration finale de 3 mM de Ca 2+.
    3. Incuber à 37 ° C pendant 2 minutes et ensuite à 65 ° C pendant au moins 10 min. Toujours couvrir les bicouches avec le tampon. Le contact avec les bulles d'air et aériennes détruire. Pendant l'incubation, ajouter plus de mémoire tampon si nécessaire, surtout si incubation à des températures plus élevées.
      Remarque: Les températures d'incubation varient en fonction des mélanges lipidiques et les phases nécessaires. Le temps d'incubation d'au moins 10 min est nécessaire pour former des bicouches en charge, mais il pourrait être plus long, en fonction de la température et de la composition.
    4. Lavageavec la bicouche chaude (65 ° C) de 15 à 20 fois SLB tampon pour éliminer le calcium et les vésicules non fusionnées. Prenez soin supplémentaire pendant les étapes de lavage pour garder la bicouche sous tampon et pipeter doucement la solution de lavage pour éviter de détruire la bicouche.
    5. Bicouches frais pris en charge à la température ambiante avant les mesures de l'AFM. Cela est nécessaire pour former les différentes phases de la membrane ainsi que de minimiser la dérive thermique dans l'instrument.

2. microscopie à force atomique Mesures 11,12

  1. Imagerie
    Remarque: Effectuez imagerie par microscopie à force atomique en mode contact ou en mode taraudage. Image supportés bicouches en solution; ne permettent pas de solution à évaporer complètement car cela va détruire les bicouches. Comme on pouvait travailler avec tampon, s'il vous plaît respecter les consignes de sécurité à faire en sorte qu'une partie de l'AFM est protégée contre les déversements de liquides.
    1. Sélectionnez un cantilever douce (inférieure à 0,2 N / m constante de ressort est conseillé) et le monter à til AFM. Le choix de la raideur en porte à faux est plus critique pour la spectroscopie de force (et cela sera discuté plus tard).
    2. Monter l'échantillon sur la scène de l'AFM et assurez-vous que tous les modules de vibration-isolement sont allumés. Attendez au moins 15 minutes pour équilibrer et de réduire la dérive thermique du système. Selon l'AFM set-up, tuning et d'imagerie spécifications peuvent varier. Consultez le manuel du fabricant.
    3. Approchez l'échantillon avec la pointe de l'AFM jusqu'à ce contact.
    4. Depuis bicouches lipidiques sont habituellement de 4 nm de hauteur, utiliser le Z-gamme de l'instrument qui donnera la plus haute résolution z (par exemple 1,5 um).
    5. Sélectionnez une région à l'image. Pour avoir un aperçu de la bicouche lipidique, 50 um x 50 um ou 25 um x 25 um région sera un bon point à l'image de départ. Si les petites fonctionnalités apparaissent, on peut image dans des zones plus petites (10 um x 10 um, ou 2 x 2 pm pm). Le choix de la zone de formation d'image dépend également de la r travailange du scanner piézoélectrique. S'il vous plaît consulter le manuel de l'instrument pour cela.
    6. Comme bicouches sont très fragiles, régler le point de la pointe AFM de jeu lors de l'imagerie de garder la force au minimum et corriger la dérive thermique, tout en maintenant le contact avec l'échantillon. En mode de contact, de minimiser le point de consigne. En mode tapping, maximiser le point de consigne.
    7. Traiter les images en ajustant chaque ligne de balayage à des fonctions de mise à niveau de polynômes. Effectue la suppression de la ligne pour les scans qui perdent contact avec la membrane en utilisant le logiciel propriétaire de l'entreprise de fabrication de l'AFM.
  2. Spectroscopie de force
    1. Calibrer le cantilever en suivant les instructions selon le protocole du fabricant. L'étalonnage permet la conversion du signal électrique des photodiodes de force (Figure 1B).
      1. Calibrer la sensibilité de la pointe pour mesurer la déviation que le mouvement z-piézo (en unités de longueur) à la place du signal électrique en volts.
        Remarque: AFM détecte les variations de la déviation du cantilever l'aide d'un laser réfléchi à l'arrière du cantilever. Le laser atteint une photodiode qui peut spatialement détecter la position de la tache laser. Une modification de la déviation du cantilever tel qu'il se plie lors d'un contact avec l'échantillon est détectée par la photodiode en tant que cette "déviation verticale", ce qui est dans les unités de tension. Étant donné que le cantilever est proposé par l'élément piézo-z, la déviation verticale est en relation avec le mouvement dans la piézo-z. Le rapport entre la déviation verticale et z-mouvement est appelé la sensibilité et la conversion de la tension à la distance.
      2. Calculer la constante de ressort en porte à faux en utilisant la méthode de fréquence de bruit thermique, habituellement incorporé dans le logiciel de l'AFM. Dans ce procédé, tracer l'amplitude de vibration de bruit par rapport à la fréquence d'oscillation, la création d'un diagramme de densité spectrale de puissance. Cette parcelle se montrer un pic autour de la fréquence de résonance. La fréquence où l'amplitude is la plus grande est la fréquence de résonance. Monter une fonction lorentzienne autour du pic de calculer automatiquement la constante de rappel par le logiciel. Certaines des ressources utiles pour la théorie de la méthode de bruit thermique sont données dans les références 27-30.
    2. Après imager une zone de la bicouche, sélectionner une région de 5 x 5 pm pm dans la bicouche à effectuer la spectroscopie de force.
    3. Mettre en place l'AFM afin qu'il prenne courbes de force dans une grille de cette région 16 x 16. Cela se traduit par 256 courbes de force par région. L'espace entre deux points voisins devrait être suffisant pour éviter que la surface de la membrane est sondée par un point coïnciderait avec le point suivant. Cela dépend sur le rayon de la pointe. Une distance de 100 nm entre deux points serait idéal. Diviser la région x 5 pm 5 pm en 16 x 16 grille. Selon la taille de la phase, on peut sélectionner une région plus ou moins grande, et ensuite ajuster la taille de la grille en conséquence.
    4. Ensemble piézo-z de déplacement400 nm. Cela détermine la portée maximale de mouvement de la z-piézo. Il devrait être assez grand pour faire en sorte que le cantilever a complètement rétractée loin de l'échantillon entre les deux mesures.
    5. Réglez la vitesse d'approche de 800 nm / s et se rétracter vitesse à 200 nm / sec. Utiliser une vitesse d'approche entre 400 à 6000 nm / s en fonction de la composition de la bicouche lipidique et de la phase à étudier 6,16.
    6. Après la mise en place de tous les paramètres, acquérir courbes de force, en appuyant sur le bouton "run" du logiciel de l'AFM.
    7. Enregistrer courbes de force que la force en fonction des courbes de hauteur (une mesure de mouvement z-piézo). Ceci ne tient pas compte de la flexion de la poutre lors du contact avec l'échantillon. Lors de l'étape de traitement de données, le logiciel de l'AFM permet correction pour cantilever pliage pour obtenir la force en fonction des courbes de séparation pointe de l'échantillon (figure 1C), ce qui donnera des valeurs correctes pour l'épaisseur de la bicouche. Les valeurs de correction sont habituellement incorporés dans le calibration, qui est enregistré avec chaque courbe de force. Calculer la séparation pointe-échantillon en soustrayant la déviation verticale du mouvement piézoélectrique à un moment donné.
      Remarque: Le pic de la courbe de force d'approche (la valeur de la force descend même si le mouvement en porte à faux est toujours sur le cycle d'approche) est la force de rupture de la membrane, tandis que la différence entre la position de ce pic et la position du point où la force commence à se lever à nouveau fournit l'épaisseur de la membrane.
    8. Acquérir au moins 500 courbes de force pour chaque condition d'obtenir de bonnes statistiques. Tracer un histogramme des valeurs en utilisant des programmes comme origine ou de MatLab, et monter les histogrammes pour une distribution gaussienne pour obtenir le pic et la largeur de la distribution.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bicouches lipidiques supportées composées de DOPC: SM: Chol (2: 2: 1) ont été imagées en AFM (Figure 2 AC). En raison de la composition des lipides, SM / Chol-riche et DOPC L o L d riches en phases ont été observés. Le profil de hauteur de l'imagerie AFM peut fournir des informations importantes sur la structure de la membrane. En regardant le profil de hauteur, l'épaisseur de la bicouche peut être mesurée en présence de défauts dans la membrane (figure 2B), ou la ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

SLBS composés de DOPC: SM: Chol (2: 2: 1) ont été formés sur mica vésicule après adsorption et de la rupture induite par le chlorure de calcium. Cette composition lipidique séparé en L D et L o phases. La phase L o est enrichi en sphingomyéline et cholestérol est moins fluide et / plus visqueux (figure 1A) de la phase de 11 Ld. La séparation de la L o L d à partir de la phase se manifeste en tant que structures circulaires suré...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les auteurs déclarent qu'ils ont aucun intérêt financier concurrentes.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce travail a été soutenu par la Société Max Planck, le cancer Centre allemand de recherche, l'Université de Tübingen, et le Bundesministerium für Bildung und Forschung (accorder. Pas 0312040).

Nous remercions Eduard Hermann de nous aider à automatiser l'analyse des données de la courbe de la force et le Dr Jakob Suckale la lecture attentive de ce manuscrit.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1,2-dioléoyl-sn-glycéro-3-phosphocholineAvanti Polar Lipids, Inc.850375PSe présente sous forme de poudre lyophilisée dans des flacons scellés. Dissoudre toute la poudre dans le chloroforme à l’ouverture. Stocker l’extra sous forme de films lipidiques séchés, sous atmosphère inerte, à -20  ; ° ;C. Visitez ici pour plus d’informations sur le stockage et la manipulation.
Sphingomyéline (cerveau, porcin)Avanti Polar Lipids, Inc.860062PSe présente sous forme de poudre lyophilisée dans de grands récipients en plastique scellés. Dissoudre une pointe de spatule de poudre de poudre dans le chloroforme à l’ouverture. Stocker l’extra sous forme de films lipidiques séchés, sous atmosphère inerte, à -20  ; ° ;C. Visite ici pour plus d’informations sur le stockage et la manipulation.
CholestérolAvanti Polar Lipids, Inc.700000PSe présente sous forme de poudre lyophilisée dans de grands récipients en plastique scellés. Dissoudre une pointe de spatule de poudre de poudre dans le chloroforme à l’ouverture. Stocker l’extra sous forme de films lipidiques séchés, sous atmosphère inerte, à -20  ; ° ;C. Visite ici pour plus d’informations sur le stockage et la manipulation.
Chlorure de sodium (NaCl), 99,8 %Carl Roth GmbH + Co. KG9265.1
Chlorure de potassium (KCl), 88 %SigmaP9541
Hydrogénophosphate de sodium (Na2HPO4), >99 %AppliChem GmbHA1046
Dihydrogénphosphate de potassium (KH2PO4), 99 %Carl Roth GmbH + Co. KG3904.1
Chlorure de calcium dihydraté (CaCl2), qualité biologie moléculaireAppliChem GmbHA4689
HEPES, qualité biologie moléculaireAppliChem GmbHA3724
Lamelle de verre, 24  ; x  ; 60  ; mm, 1  ; mm d’épaisseurDuran Group2355036
Punch and DieSet Precision Brand Products, Inc40105
Adhésif optiqueNorland Products, Inc.NOA 88Adhésif liquide qui durcit lorsqu’il durcit sous une lumière UV de grande longueur d’onde.
[en-tête]
Mica bloqueNSC Mica Exports Ltd.Il s’agit de morceaux de mica d’une superficie d’au moins 1 pouce carré et d’une épaisseur allant de 0,006 pouce à 0,016 pouce. Ils sont coupés à une taille spécifique par l’entreprise pour l’expédition. De petits disques de mica peuvent être perforés à partir des blocs de mica à l’aide du jeu de poinçons et de matrices.  ; Manipulez toujours le mica avec des gants ou une pince à épiler.
Équipement de laboratoire Foreur de graisseChemie AGExtrudeuse de liposomes Glisseal N
AvestinLiposoFast-BasicComme alternative, on peut également consulter les offres de Northern Lipids, Inc.
Ruban adhésif3MScotch(R) Magic (TM) Tape 810 (1 pouce)
Sonicateur de bainBandelin Sonorex DigitecDT-31Pas de chauffage, Fréquence : 35 kHz, Puissance de crête ultrasonique : 160 W, Puissance HF : 40 W. (Fiche technique)
Nitrure de silicium AFM Cantilever  ;Sondes AFM BrukerDNP-10Chaque porte-à-faux a quatre pointes et leur rayon d’extrémité nominal est de 20 nm (avec un maximum possible de 60 nbsp ; nm). Sur la base des spécifications, nous utilisons la pointe D avec une fréquence de résonance de 18 kHz et une constante de ressort nominale de 0,06 N/m.
AFMJPKJPK Nanowizard II monté sur Zeiss Axiovert 200

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C. Atomic Force Microscope. Phys. Rev. Lett. 56, 930-933 (1986).
  2. Hansma, P. K., Elings, V. B., Marti, O., Bracker, C. E. Scanning Tunneling Microscopy and Atomic Force Microscopy: Application to Biology and Technology. Science. 242, 209-216 (1988).
  3. Gaczynska, M., Osmulski, P. A. AFM of biological complexes: What can we learn. Curr, Opin. Colloid In. 13, 351-367 (2008).
  4. Goksu, E. I., Vanegas, J. M., Blanchette, C. D., Lin, W. -C., Longo, M. L. AFM for structure and dynamics of biomembranes. BBA-Biomembranes. 1788, 254-266 (2009).
  5. Muller, D. J. AFM: A Nanotool in Membrane Biology. Biochemistry-US. 47, 7986-7998 (2008).
  6. Redondo-Morata, L., Giannotti, M. I., Sanz, F. Atomic Force Microscopy in Liquid: Biological Applications. Baró, A. M., Reifenberger, R. G., Sanz, F. , Wiley-VCH Verlag GmbH. (2012).
  7. Castellana, E. T., Cremer, P. S. Solid supported lipid bilayers: From biophysical studies to sensor design. Surf. Sci. Rep. 61, 429-444 (2006).
  8. Frederix, P. L. T. M., Bosshart, P. D., Engel, A. Atomic Force Microscopy of Biological Membranes. Biophys. J. 96, 329-338 (2009).
  9. Mennicke, U., Salditt, T. Preparation of Solid-Supported Lipid Bilayers by Spin-Coating. Langmuir. 18, 8172-8177 (2002).
  10. Raviakine, I., Brisson, A. R. Formation of Supported Phospholipid Bilayers from Unilamellar Vesicles Investigated by Atomic Force Microscopy. Langmuir. 16, 1806-1815 (2000).
  11. Chiantia, S., Ries, J., Kahya, N., Schwille, P. Combined AFM and Two-Focus SFCS Study of Raft-Exhibiting Model Membranes. ChemPhysChem. 7, 2409-2418 (2006).
  12. Unsay, J., Cosentino, K., Subburaj, Y., Garcia-Saez, A. Cardiolipin effects on membrane structure and dynamics. Langmuir. 29, 15878-15887 (2013).
  13. Domènech, Ò, Sanz, F., Montero, M. T., Hernández-Borrell, J. Thermodynamic and structural study of the main phospholipid components comprising the mitochondrial inner membrane. BBA-Biomembranes. 1758, 213-221 (2006).
  14. Domènech, Ò, Morros, A., Cabañas, M. E., Teresa Montero, M., Hernández-Borrell, J. Supported planar bilayers from hexagonal phases. BBA-Biomembranes. 1768, 100-106 (2007).
  15. Garcia-Saez, A. J., Chiantia, S., Schwille, P. Effect of line tension on the lateral organization of lipid membranes. J Biol Chem. 282, 33537-33544 (2007).
  16. Alessandrini, A., Seeger, H. M., Caramaschi, T., Facci, P. Dynamic Force Spectroscopy on Supported Lipid Bilayers: Effect of Temperature and Sample Preparation. Biophys. J. 103, 38-47 (2012).
  17. Butt, H. -J., Franz, V. Rupture of molecular thin films observed in atomic force microscopy I. Theory. Physical Review E. 66, 031601(2002).
  18. Garcia-Manyes, S., Oncins, G., Sanz, F. Effect of Temperature on the Nanomechanics of Lipid Bilayers Studied by Force Spectroscopy. Biophys. J. 89, 4261-4274 (2005).
  19. Chiantia, S., Kahya, N., Schwille, P. Raft domain reorganization driven by short- and long-chain ceramide: a combined AFM and FCS study. Langmuir. 23, 7659-7665 (2007).
  20. Canale, C., Jacono, M., Diaspro, A., Dante, S. Force spectroscopy as a tool to investigate the properties of supported lipid membranes. Microsc. Res. Techniq. 73, 965-972 (2010).
  21. García-Sáez, A. J., Chiantia, S., Salgado, J., Schwille, P. Pore Formation by a Bax-Derived Peptide: Effect on the Line Tension of the Membrane Probed by AFM. Biophys. J. 93, 103-112 (2007).
  22. Moreno Flores, S., Toca-Herrera, J. L. The new future of scanning probe microscopy: Combining atomic force microscopy with other surface-sensitive techniques, optical microscopy and fluorescence techniques. Nanoscale. 1, 40-49 (2009).
  23. Simons, K., Vaz, W. L. C. Model Systems, Lipid Rafts, and Cell Membranes1. Annu. Rev. Bioph. Biom. 33, 269-295 (2004).
  24. Pike, L. J. Rafts defined: a report on the Keystone symposium on lipid rafts and cell function. The Journal of Lipid Research. 47, 1597-1598 (2006).
  25. Kahya, N. Probing Lipid Mobility of Raft-exhibiting Model Membranes by Fluorescence Correlation Spectroscopy. J. Biol. Chem. 278, 28109-28115 (2003).
  26. Akbarzadeh, A., et al. Liposome: classification, preparation and applications. Nanoscale Research Letters. 8, 102(2013).
  27. Butt, H. -J., Jaschke, M. Calculation of thermal noise in atomic force microscopy. Nanotechnology. 6, 1-7 (1995).
  28. Chon, J. W. M., Mulvaney, P., Sader, J. E. Experimental validation of theoretical models for the frequency response of atomic force microscope cantilever beams immersed in fluids. Journal of Applied Physics. 87, 3973(2000).
  29. Sader, J. E. Frequency response of cantilever beams immersed in viscous fluids with applications to the atomic force microscope. Journal of Applied Physics. 84, 64(1998).
  30. Sader, J. E., Pacifico, J., Green, C. P., Mulvaney, P. General scaling law for stiffness measurement of small bodies with applications to the atomic force microscope. Journal of Applied Physics. 97, 12490310(2005).
  31. Canale, C., Torre, B., Ricci, D., Braga, P. C. Recognizing and avoiding artifacts in atomic force microscopy imaging. Methods Mol Biol. 736, 31-43 (2011).
  32. Lee, M. -T., Chen, F. -Y., Huang, H. W. Energetics of Pore Formation Induced by Membrane Active Peptides. Biochemistry-US. 43, 3590-3599 (2004).
  33. Henriksen, J. R., Ipsen, J. H. Measurement of membrane elasticity by micro-pipette aspiration. The European physical journal. E, Soft matter. 14, 149-167 (2004).
  34. Nichols-Smith, S., Teh, S. -Y., Kuhl, T. L. Thermodynamic and mechanical properties of model mitochondrial membranes. BBA-Biomembranes. 1663, 82-88 (2004).
  35. Tian, A., Johnson, C., Wang, W., Baumgart, T. Line Tension at Fluid Membrane Domain Boundaries Measured by Micropipette Aspiration. Phys. Rev. Lett. 98, (2007).
  36. Rigaud, J. -L. Membrane proteins: functional and structural studies using reconstituted proteoliposomes and 2-D crystals. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 35, 753-766 (2002).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Atomic Force MicroscopySupported Lipid BilayersForce SpectroscopyMembrane StructureBilayer ThicknessBreakthrough ForceMembrane Mechanical PropertiesLipid Phase SeparationContact Mode ImagingMembrane Protein Interaction

Related Articles