L'objectif du protocole est de mesurer de façon fiable les propriétés mécaniques membranaires des vésicules géantes par aspiration micropipette.
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Article de méthode
L'objectif du protocole est de mesurer de façon fiable les propriétés mécaniques membranaires des vésicules géantes par aspiration micropipette.
Les vésicules géantes obtenues à partir de phospholipides et de copolymères peuvent être exploitées dans différentes applications : livraison contrôlée et ciblée de médicaments, reconnaissance biomoléculaire au sein des biocapteurs pour le diagnostic, membranes fonctionnelles pour les cellules artificielles et développement de micro/nanoréacteurs bioinspirés. Dans toutes ces applications, la caractérisation de leurs propriétés membranaires est d'une importance fondamentale. Parmi les techniques de caractérisation existantes, l'aspiration micropipette, lancée par E. Evans, permet de mesurer les propriétés mécaniques de la membrane telles que le modulus de compressibilité de zone, le modulus de flexion et le stress et la contrainte de lyse. Ici, nous présentons toutes les méthodologies et procédures détaillées pour obtenir des vésicules géantes à partir de la fine pellicule d'un lipide ou d'un copolymère (ou les deux), la fabrication et le traitement de surface des micropipettes, et la procédure d'aspiration menant à la mesure de tous les paramètres mentionnés précédemment.
Les vésicules géantes obtenues à partir de phospholipides (liposomes) ont été largement utilisés depuis les années 1970 comme modèle de membrane cellulaire de base1. À la fin des années 1990, les morphologies vésiculaires obtenues à partir de l'auto-assemblage de copolymères, nommés polymères en référence à leurs analogues lipidiques2,3, sont rapidement apparus comme une alternative intéressante aux liposomes qui possèdent une faible stabilité mécanique et une faible fonctionnalité chimique modulaire. Cependant, leur caractère biomimétique cellulaire est plutôt limité par rapport aux liposomes puisque ces derniers sont composés de phospholipides, la principale composante de la membrane cellulaire. En outre, leur perméabilité à faible membrane peut être un problème dans certaines applications comme la livraison de médicaments où la diffusion contrôlée des espèces à travers la membrane est nécessaire. Récemment, l'association des phospholipides avec des copolymères de bloc pour concevoir les vésicules et membranes hybrides polymères-lipidiques a fait l'objet d'un nombre croissant d'études4,5. L'idée principale est de concevoir des entités qui combinent en synergie les avantages de chaque composant (biofonctionnalité et perméabilité des bicouches lipidiques avec la stabilité mécanique et la polyvalence chimique des membranes polymères), qui peuvent être exploitées dans différentes applications : livraison contrôlée et ciblée de médicaments, reconnaissance biomoléculaire au sein des biocapteurs pour le diagnostic, membranes fonctionnelles pour les cellules artificielles, développement de micro-réacteurs bio-inspirés.
Aujourd'hui, différentes communautés scientifiques (biochimistes, chimistes, biophysiciens, physico-chimistes, biologistes) s'intéressent de plus en plus au développement d'un modèle de membrane cellulaire plus avancé. Ici, notre objectif est de présenter, aussi détaillées que possible, des méthodologies existantes (électroformation, aspiration micropipette) pour obtenir et caractériser les propriétés mécaniques des vésicules géantes et les récents modèles de membrane cellulaire " avancé " qui sont des vésicules géantes hybrides de lipides polymères4,5.
Le but de ces méthodes est d'obtenir une mesure fiable de la compressibilité de la zone et la flexion moduli de la membrane ainsi que leur stress de lyse et de la souche. Une des techniques les plus courantes existantes pour mesurer la rigidité de flexion d'une vésicule géante est l'analyse de fluctuation6,7, basée sur l'observation vidéo directe de microscope ; mais cela nécessite une grande fluctuation visible de la membrane, et n'est pas systématiquement obtenu sur des membranes épaisses (par exemple polymères). Le modulus de compressibilité de zone peut être expérimentalement déterminé utilisant la technique de Langmuir Blodgett mais le plus souvent sur un monolayer8. La technique d'aspiration de micropipette permet la mesure des deux moduli sur une bicouche formant la vésicule unilamellar géante (GUV) dans une expérience.
La méthode suivante est appropriée pour toutes les molécules amphiphiles ou macromolécules capables de former des bicouches et, par conséquent, des vésicules par électroformation. Cela nécessite un caractère fluide de la bicouche à la température de l'électroformation.
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1. Fabrication de micropipettes
REMARQUE : Ici, des micropipettes d'un diamètre intérieur allant de 6 à 12 m et d'une longueur de cône d'environ 3 à 4 mm sont nécessaires. Une méthode détaillée de fabrication de micropipette est décrite dans ce qui suit.
2. Conseils de pipette de revêtement avec BSA (albumin de sérum bovin)
3. Formation de VGU et de VJO par électroformation
REMARQUE: Electroformation est un technique couramment utilisé développé par Angelova9. Les procédures pour obtenir une chambre d'électroformation, déposer un film lipidique ou polymère (ou les deux pour les VJO (Giant Hybrid Unilamellar Vesicles)) et hydrater le film sous un champ électrique alternatif sont décrites dans ce qui suit. La procédure de collecte du GUV obtenue est également décrite.
4. Micromanipulation mise en place
REMARQUE: Le principe de l'aspiration micropipette est de sucer une seule vésicule à travers une micropipette en verre en appliquant une dépression. La longueur de la langue à l'intérieur de la pipette est mesurée en fonction de la pression d'aspiration. Le revêtement de pipette avec BSA, décrit précédemment, est essentiel pour empêcher ou réduire au minimum toute adhérence entre les membranes vésicules et la pipette.
Le protocole est illustré ci-dessous.
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étant la zone membranaire de la vésicule à la pression d'aspiration inférieure.
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With the protocol aforementioned, we have studied different synthetic giant unilamellar vesicle (GUV), obtained from a phospholipid: 2-oleoyl-1-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC), a triblock copolymer: Poly(ethyleneoxide)-b-Poly(dimethylsiloxane)-b-Poly(ethyleneoxide) (PEO12-b-PDMS43-b-PEO12) synthesized in a previous study13, and a diblock copolymer Poly(dimethylsiloxane)-b...
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Le revêtement de la micropipette est l'un des points clés pour obtenir des mesures fiables. L'adhérence de la vésicule à la micropipette doit être évitée, et un revêtement est couramment utilisé dans la littérature17,18,19,20,21, avec BSA, '-caséine ou surfasil. Les détails de la procédure de revêtement sont rarement mentionnés.
La ...
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Les auteurs n'ont rien à révéler.
Les auteurs remercient l'ANR pour son soutien financier (ANR Sysa).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Équipement et matériaux nécessaires à la conception de micropipettes | |||
| Capillaires en verre borosilicaté | World Precision Instruments | 1B100-4 | diamètre externe et intérieur de 1 mm et 0,58 mm respectivement. |
| Filament installé Sutter | Instrument Co. | FB255B | 2.5mm*2.5mm Box Filament |
| Flaming/Brown Micropipette Puller | Sutter Instrument Co. | Modèle P-97 | |
| Microforge | NARISHGE Co. | MF-900 | équipé de deux objectifs (10x et 32x) |
| Matériaux pour le revêtement des pointes de pipette avec BSA | |||
| Bovin Serum Albumin Fraction V (BSA) | Sigma-Aldrich | 10735078001 | |
| Seringue jetable 1 ml Luer Tip | Codan | 62.1612 | |
| Seringue jetable 10 ml Luer Tip | Codan | 626616 | |
| Seringue jetable 5 ml Luer Tip | Codan | 62.5607 | |
| Filtre cellulosique acétate jetable | Cluzeau Info Labo | L5003SPA | Taille des pores : 0,22 & micro ; m, diamètre : 25mm |
| Flexible Fused Silica Capillary Tubing | Polymicro Technologies. | TSP530660 | Diamètre intérieur 536µ ; m, diamètre extérieur 660 & micro ; m,Glucose |
| Sigma-Aldrich | G5767 | ||
| Seringue 500 µ ; L luer Lock GASTIGHT | Hamilton Seringe Company | 1750 | |
| Mélangeur rotatoire pour tubes à essai | Labinco | 28210109 | |
| Micromanipulation Set | |||
| Rail optique en aluminium, longueur 1000 mm, filetages M4, série X48 | Newport | ||
| Table optique amortie | Newport | Utilisé comme support de microscope pour éviter les vibrations externes. | |
| Micromanipulateur | Eppendorf | Patchman NP 2 | L’unité modulaire (unité motrice pour le mouvement X, Y et Z) est montée sur le microscope inversé à l’aide d’un adaptateur. |
| Micromètre | Mitutoyo Corporation | 350-354-10 | Digimatic LCD Tête micrométrique 25,4 mm Portée 0,001 mm |
| Réservoir d’eau en plexiglas (100 ml) | |||
| équipé d’un scanner résonant et d’un objectif à immersion dans l’eau (HCX APO L 40x/0.80 WU-V-I). | Leica | ||
| X48 de 80 mm de longueur, avec filetage 1/4-20, 8-32 et 4-40 | Newport | ||
| Matériaux pour la préparation de solutions de saccharose et d’amphiphiles | |||
| 2-Oleoyl-1-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine | Sigma-Aldrich | ||
| Chloroforme | VWR | 22711.244 | |
| L-&alpha ;-Phosphatidylethanolamine-N-(lissamine rhodamine B sulfonyle) | Sigma-Aldrich | 810146C | Rhodamine étiquetée lipide |
| Saccharose | Sigma-Aldrich | S7903 | |
| Electroformation Configuration | |||
| 10 µ ; L capuchons capillaires en verre | Hirschmann | 9600110 | |
| Seringue jetable de 1 ml Luer Tip | Codan | 62.1612 | |
| H Graisse | Apiezon | Apiezon H Graisse | sans silicone |
| Lames de verre revêtues d’oxyde d’étain d’indium | Sigma-Aldrich | 703184 | |
| Aiguille | Terumo | AN2138R1 | 0,8 x 38 mm |
| Ohmmètre (Multimètre) | Voltcraft | VC140 | |
| Toluène | VWR | 28676.297 | |
| Générateur de tension | Keysight | 33210A |
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