Reportiamo un protocollo per la produzione di una membrana lipidica ibrida all'interfaccia acqua/aria doping il bistrato lipidico con molecole di rame (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butil-29H,31H-ftatocianina (CuPc). La membrana lipidica ibrida risultante ha una struttura sandwich lipidica/ CuPc / lipidica. Questo protocollo può anche essere applicato alla formazione di altri nanomateriali funzionali.
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Articolo metodologico
Auto-assemblaggio di membrane lipidiche ibride drogate con molecole organiche idrofobiche presso l'interfaccia acqua/aria
In questo articolo
Sommario
Abstract
Grazie alle loro proprietà uniche, tra cui uno spessore ultratonale (3-4 nm), resistività ultraelevata, fluidità e capacità di auto-assemblaggio, i bistrati lipidici possono essere facilmente funzionalizzati e sono stati utilizzati in varie applicazioni come biosensori e bio-dispositivi. In questo studio, abbiamo introdotto una molecola organica planare: rame (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butil-29H,31H-ftatocianina (CuPc) per drogare le membrane lipidiche. La membrana ibrida CuPc/lipidi si forma all'interfaccia acqua/aria mediante auto-assemblaggio. In questa membrana, le molecole di CuPc idrofobiche si trovano tra le code idrofobiche delle molecole lipidiche, formando una struttura sandwich lipidica/ CuPc / lipidica. È interessante notare che un doppio strato lipidico ibrido stabile all'aria può essere facilmente formato trasferendo la membrana ibrida su un substrato Si. Reportiamo un metodo semplice per incorporare nanomateriali in un sistema di doppio strato lipidico, che rappresenta una nuova metodologia per la fabbricazione di biosensori e biodevice.
Introduzione
Come quadro essenziale delle membrane cellulari, l'interno delle cellule è separato dall'esterno da un sistema di doppio strato lipidico. Questo sistema è costituito da fosfolipidi anfifili, che sono composti da "teste" di estere fosforico idrofilo e acidi grassi idrofobici "code". A causa della notevole fluidità e capacità di auto-assemblaggio dei bistrati lipidici in ambiente acquoso1,2,i bistrati lipidici artificiali possono essere formati utilizzando semplicimetodi 3,4. Vari tipi di proteine di membrana, come canali ionici, recettori di membrana ed....
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Protocollo
1. Preparazione di una soluzione ibrida
- Lavare quattro flaconcini e tappi a vite monouso da 4 mL (con guarnizioni rivestite in PTFE) in un bagno ad ultrasuoni per 10 minuti in acqua distillata (purificata con un sistema di filtrazione), seguita rispettivamente da etanolo e cloroformio. Asciugare le fiale e i tappi di vetro in un flusso di gas azoto.
- In una scatola di guanti anaerobica, preparare una soluzione di brodo CuPc (10 mg/mL) in una fiala di vetro lavata sciogliendo il CuPc in polvere in cloroformio.
- Filtrare la soluzione CuPc attraverso una membrana in politetrafluoroetilene (PTFE) da 0,2 μm.
- Conservare la soluzione fil....
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Risultati
La membrana as-formed ha un colore azzurro uniforme a causa della presenza di molecole cupc. L'area della membrana colorata è normalmente di diversi centimetri quadrati. Nella figura 1A e nella figura 1B, mostriamo un'immagine microscopica e un'immagine al microscopio a forza atomica (AFM) (incluso un profilo di altezza) della membrana lipidica ibrida su un substrato Si. Nell'immagine AFM, la membrana in alto a sinistra è spessa, con uno spessore di 79,4 nm e ch.......
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Discussione
Nella soluzione precursore della membrana ibrida, un solvente organico misto (cloroformio ed esano) piuttosto che cloroformio puro viene utilizzato per sciogliere lipidi e CuPc. Se si utilizza il cloroformio puro, la densità della soluzione precursore sarebbe superiore all'acqua. Pertanto, è altamente probabile che la soluzione affondi sul fondo dell'acqua piuttosto che diffondersi sulla superficie dell'acqua. L'aggiunta di esano, un solvente a bassa densità, alla soluzione precursore, assicura che la soluzione galleggi .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dal programma CREST della Japan Science and Technology Agency (JPMJCR14F3) e grant in-Aids della Japan Society for the Promotion of Science (19H00846 e 18K14120). Questo lavoro è stato in parte svolto presso il Laboratorio di Nanoelettronica e Spintronica, Istituto di Ricerca di Comunicazione Elettrica, Università di Tohoku.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Cloroformio | Wako Prodotti chimici | 033-08631 | |
| CuPc | Sigma-Aldrich | 423165 | |
| DPhPc | Avanti Polar Lipids | 850356C | |
| Fiale di vetro con tappo a vite | Nichiden-Rike Glass Co., Ltd | 6-29801 | |
| Hexane | Wako Prodotti chimici | 084-03421 | |
| Filtri a membrana | Merck Millipore Ltd. | ||
| Micro-siringa | Hamilton | 80530 | |
| Pompa peristaltica | Tokyo Rikakikai Co., Ltd. | ||
| Miscelatore a vortice | Scientific Industries, Inc. | SI-0286 |
Riferimenti
- Israelachvili, J. N., Mitchell, D. J., Ninham, B. W. Theory of self-assembly of lipid bilayers and vesicles. Biochimica Et Biophysica Acta-Biomembranes. 470 (2), 185-201 (1977).
- Venable, R. M., Zhang, Y., Hardy, B. J., Pastor, R. W.
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Ristampe e permessi
