Name: 젤 보조 재수를 사용하여 거대한 크기의 Polymersomes 형성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: 배우세요 젤 보조 재수화법을 사용하여 거대한 폴리머소좀을 형성하는 방법을. PEO-PBD 블록공중합체와 형광현미경을 활용하여 막 특성을 연구하고 생체공학에 적용할 수 있습니다.

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이 작업에 기술적 전문성, 조언 및 도움을 주신 Ian M. Henderson 박사, Andrew Gomez 박사 및 Walter F. Paxton 박사에게 감사드립니다. 이 작업은 미국 에너지부, 기초 에너지 과학실, 재료 과학 및 엔지니어링 부서(BES-MSE)의 지원을 받았습니다. ACG, DYS 및 GDB는 BES-MSE에 의해 지원되었습니다. 이 작업은 미국 에너지부(DOE) 과학국(사용자 프로젝트 번호 RA2015A0004, PI: ACG)을 위해 운영되는 과학 사용자 시설 사무실인 통합 나노 기술 센터에서 부분적으로 수행되었습니다.

1. 고분자 및 아가로 오스 준비 참고 : 장갑 및 실험실 코트는이 프로토콜을 통해 항상 착용해야합니다. 안전 고글은 마찬가지로 유기 용매 또는 가능한 튀는 어떤 단계와 작업시 필요합니다. <ol><li> 클로로포름 중합체의 5 ㎎ / ㎖ 솔루션을 준비합니다. B- 폴리 (부타디엔) (PEO-PBD, EO (22) -bd 37) 완전히 용해 유리 병 및 소용돌이에 디 블록 공중 합체 - 고체 폴리 (에틸렌 옥사이드)의 5 mg의 클로로포름 1 ML을 추가합니다. 화학 흄 후드에서 클로로포름을 사용하여 모든 단계를 수행합니다. </li><li> 99.5 몰 %, 표지 된 중합체 0.5 몰 %의 최종 농도에서의 형광 표지 된 지질 (이미 구입 클로로포름)로 혼합한다. <ol><li> 예를 들어, 피펫 ~ 0의 최종 농도 997.58 μL PEO-PBD, EO (2950 달톤의 분자량을 가진)을 클로로포름 22 37 -bd 합체에 클로로포름에 1 ㎎ / ㎖ 형광 표지 된 지질의 12 μL.표지 된 지질을 혼합 5 몰 %, 99.5 몰 %의 중합체. </li><li> -20 ° C에서 클로로포름 방지 뚜껑이 밀폐 된 유리 병에 보관 솔루션입니다. 유리 병 가장자리에 배관공 테이프를 감싸 어디 유리 병 위에 뚜껑 나사와 유리 병에 뚜껑을 고정합니다. 뚜껑의 외측에 배관공 테이프의 다른 부분을 감싸 최종적 최소 증착을 위해 테이프의 외측에 파라 필름을 랩. </li></ol></li><li> 250 ㎖의 삼각 플라스크에 50 ml의 물 (50 ml의 100 mM의 자당) 0.5 mg을 표준 아가로 오스를 혼합하여 1 % / V w 아가로 오스 솔루션을합니다. ~ 1 분을위한 표준 전자 렌지에 아가로 오스 솔루션을 끓여 (용액의 청산에 의해 지적으로 또는 완전히 될 때까지 용해). 주 : 아가로 오스 용액을 냉각 몇 분 후에 사용되거나 응고시켜 저장하고 동일한 절차를 사용하여 재 - 용융 될 수있다. </li></ol> 2. 아가로 오스 필름 제조 <ol><li> 막힘을 방지하기 위해 1000 μL 피펫 팁 오프 끝을 잘라. 절단 팁을 사용하여, 피펫 (3)제조 업체에서 직접 25mm 정사각형 유리 커버 슬립 위에 녹은 아가로 오스 용액 00 μL. </li><li> 아가로 오스는 ~ 65-75 ° C 이전에 증착하는 냉각 할 수 있습니다. 아가로 오스가 너무 낮 경우, 확산 과정에서 표면에 응집하기 시작한다. 아가로 오스가 너무 뜨거운 경우 반대로, 그것은 표면에 아가로 오스를 준수 확산 더 필요합니다. </li><li> 장갑 낀 손가락으로 커버 슬립 단지 가장자리를 잡고 균일하게 커버 슬립의 표면을 가로 질러 아가로 오스를 확산하기 위해 다른 1,000 μL 피펫 팁의 긴 가장자리를 사용합니다. 아가로 오스가 완전히 준수하고, 커버 슬립을 커버 할 때까지 앞뒤로 coverslip에 걸쳐 피펫 팁을 이동합니다. </li><li> 아가로 오스가 위로 향 파라 필름의 조각에 아가로 오스 - 코팅 커버 슬립을 놓습니다. 커버 슬립의 원하는 번호가 코팅되면, 적어도 1 시간 동안 표면에 아가 로스를 탈수 37 ° C의 배양기로 커버 슬립으로 파라 필름을 배치. 참고 : 탈수를아가의 보이는 층의 소멸에 의해 결정된다; 커버 슬립은 평평하고 분명 보일 것입니다. 영화가 완전히 탈수가되면, 저장소는 아가로 오스 표면은 일회용 플라스틱 페트리 접시에 향하게 된 커버. </li></ol> 3. 고분자 필름 형성 <ol><li> 30 μL 피펫은 아가 필름 상에 고분자 용액을 준비했다. </li><li> 장갑 낀 손가락으로 커버 슬립 단지 가장자리를 잡고 원형 확산 운동을 사용하여 아가로 오스 필름에 걸쳐 솔루션을 확산하기 위해 18 G 바늘의 긴 가장자리를 사용합니다. 용액이 증발 될 때까지 확산을 계속합니다. 참고 : 바늘의 날카로운 끝의주의하십시오. </li><li> 이 위를 향하도록 플라스틱 페트리 접시 폴리머 측의 폴리머 필름을 넣고 알루미늄 호일에 덮여 표준 집 진공 데시 케이 터에 페트리 접시를 넣어 완전히 잔류 용매를 제거하기 위해 적어도 1 시간 동안 (표지 지질의 광표백을 방지하기 위해). </li></ol> 폴 4. 형성ymersomes <ol><li> 하는 coverwell 부착하거나 홈 만든 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 웰 (중반의 1 ~ cm 직경 경화 PDMS의 ~ 0.5 cm 두께의 블록을 펀칭) 또는 중합체 필름으로 코팅 된 커버 슬립을 잘 시판. 꽉 밀봉이 coverwell와 커버 슬립 사이에 형성 될 때까지이 위를 향하도록 고분자 폴리머 코팅 커버 슬립에 부드럽게 coverwell를 누릅니다. 너무 세게 누르고 커버 슬립을 중단하지 않도록주의하십시오. </li><li> 챔버에 200 ~ 500 ㎕의 수분 보충 용액 (물이 괜찮지 만, 버퍼 또는 매개체의 배열도 작동) 추가 (재수 볼륨을 부착 coverwell의 크기에 따라 달라집니다). </li><li> 재수 용액의 증발을 감소시키는 습도 챔버를 만든다. 유리 페트리 접시의 가장자리를 따라 압연, 젖은 킴 와이프를 놓습니다. 습도 챔버에 부착 coverwell 가진 중합체 필름을 넣고 뚜껑 커버. 광표백을 최소화하기 위해 알루미늄 호일로 페트리 접시 커버. 장소핫 플레이트 상에 페트리 접시는 적어도 30 분 동안 40 ° C로 설정합니다. </li><li> 조정 24-70 ℃ 내지 형성된 소포 (도 5)의 크기를 재수 동안 핫 플레이트의 온도를 조정한다. 주의 사용해야하므로,이 온도 이상으로의 진행시 70 ° C는 아가의 T m의 근처에있다. </li></ol> 광표백 후 형광 복구에 의해 Polymersomes 5. 특성 (FRAP) <ol><li> 이미징에 대한 거꾸로 현미경에 coverwell 직접 부착으​​로 커버 슬립을 이동합니다. </li><li> 중합체 용액에 포함되는 형광 지질에 기초하여 적절한 필터 세트를 선택한다. 로다 민 - 표지 된 지질의 중합체 용액에 첨가 들어 25분의 560 nm의 여기 필터 및 36분의 607 nm의 방출 필터 또는 유사한 필터 세트를 사용한다. </li><li> polymersomes이 부착되는 커버 슬립의 표면에 집중하는 100X 대물 오일을 사용한다. polymersomes 특히 경우큰 (&gt; 20 μm의) 나 폴리머 필름이 너무 두꺼우면, 저전력 목적 (예를 들어, 40X)이 더 polymersomes를 시각화하는데 사용되어야한다. </li><li> 형광 현미경을 사용하여 polymersomes을 확인합니다. 직경&gt; 5 μm의와 특성 중공 구형 소포에 의해 polymersomes을 확인합니다. </li><li> 가변 콘덴서를 포함하는 형광 현미경 (FRAP)을 photobleaching에 후 형광 복구를 사용하여 막 유동성을 특성화. 때문에 접착 특성과 기판에 polymersomes의 꽉 포장 때문에, polymersomes의 자연 운동은 FRAP 이미징 품질을 향상, 제한된다. <ol><li> 관심 polymersome에 현미경 초점을 맞 춥니 다. 작은 영역에 콘덴서를 닫고 polymersome의 가장자리 관심의 촬상 영역 내에 있는지 확인합니다. </li><li> 카메라 노출을 증가시키고 모든 감광 필터가 효과적으로 관심 영역을 photobleach 제거되어 확인합니다. 막 FL 허용<html> 30-60 초 또는 형광 강도가 현저하게 감소 할 때까지 photobleach 강도 uorescence. </li><li> 램프를 끄고 완전히 콘덴서를 엽니 다. 시작 설정으로 다시 노출을 감소하고 3 분 동안 이미지마다 30 초를 캡처 즉시 시작합니다. </li><li> 표준 방법 (12)를 사용하여 막 확산 계수를 계산합니다. 표백 부분은 3-5 분 이내에 형광 강도를 회복하면,이 막이 유체임을 나타낸다. </li></ol></li></ol> Polymersome 크기의 6 특성 <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/54051/54051fig6.jpg" /> . 이미징 소프트웨어를 사용하여 polymersomes의 크기 분석 6. 프로세스도 단계별 형성되는 소포의 직경을 측정하는 방법에 대해 설명합니다. 사용자는 사용 된 현미경의 픽셀 / μm의에서 교정 장치를 알아야합니다.ove.com/files/ftp_upload/54051/54051fig6large.jpg &quot;대상 =&quot;_ 빈 &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <ol><li> 이미지 분석 소프트웨어 (13)에 polymersomes의 획득 된 이미지를 엽니 다. </li><li> 다운 드롭 분석 상자와 클릭 &quot;설정 규모&quot;를 클릭하여 이미지의 크기를 설정합니다. <ol><li> 표준 방법을 사용하여 현미경 (즉, 마이크로 미터)에 스케일을 보정. </li><li> 교정 단위로 입력하고 &quot;확인&quot;을 클릭합니다. </li></ol></li><li> 선 도구 상자를 클릭하고 소포의 직경에 걸친 선을 그립니다. </li><li> 다운 드롭 분석 상자를 클릭하고 &quot;측정&quot;을 클릭하여 길이 측정을 수집합니다. </li><li> 위의 절차 및 측정 데이터 창에 추가됩니다 각각의 새로운 측정 다음 개별 소포를 측정 계속합니다. </li><li> 각 라인 드로잉과에 그려진 선을 각인하는 길이를 측정 한 후 보도는 &quot;Ctrl 키 + D&quot;이미지는 쉽게 소체 분석되었다를 추적 할 수있다. </li></ol>

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Sandia National Laboratories는 Lockheed Martin Corporation의 전액 출자 자회사인 Sandia Corporation이 DE-AC04-94AL85000 계약에 따라 미국 에너지부 국가핵안보국을 위해 관리 및 운영하는 다중 프로그램 실험실입니다.

Polymersomes 널리 생물학적 막 모방으로 탐구되고있다. 폴리머의 강력하고 다양한 특성을 막 작용, 장수 및 튜닝 응답 성을 필요로하는 연구들이 널리 매력. 거대한 크기의 polymersomes 9,10 (&gt; 4 μm의) 형성하기위한 전통적인 방법은 노동 집약적이고 고가의 전문 장비가 필요합니다. 여기서는 처음으로 저렴한 표준 실험실 시약 및 장치를 이용하여 대형 크기 polymersomes을 형성하는 신속한 다목적 강력한 방법에 대해 제시한다. 겔 - 보조 재수를 사용하여 단일 층 polymersomes 빠르게 형성 될 수있다 (&lt;30 분) (세포 배양 배지를 포함) 재수 솔루션의 다양한 다른 중합체의 다양한 (데이터는 보이지 않음). 비대칭 다중 층 소포의 형성은이 기술을 이용하여 관찰되지 않았다. B- 폴리 (- 본 연구를 통하여, 우리는 폴리 (에틸렌 옥사이드)를 사용부타디엔) (PEO-PBD, EO 22 -bd 37) 중간 블록 공중 합체. (대전 디 블록 공중 합체를 포함하여) 다양한 중합체 조성물은 또한이 방법 (미도시)를 사용하여 작동한다. 그러나, 몇몇 시판되는 트리 블록 공중 합체 및 고 분자량의 블록 공중 합체 (~&gt; 5000 달톤)의 구별 polymersomes을 형성하지 않는다. 이 원고의 모든 실험의 경우, 표지 된 지질의 저농도 시각화 목적만을위한 중합체 용액에 첨가 하였다. 직접 형광 염료로 작용 화 중합체를 포함하여 시각화하는 다른 방법도 사용될 수있다. 형광 현미경은 높은 해상도를 제공하지만 Polymersomes은 마찬가지로, 밝은 필드 현미경으로 이미지화 할 수있다. 프로토콜에 대부분 약간의 수정은 일반적으로 결과를 변경하지 않습니다. 예를 들어, 커버 슬립 상에 분산 중합체 용액의 농도의 작은 차이는 중합체 (F)의 형성을 변경하지ILM은 형성했다. 전체 농도 범위가 결정되지 않은 반면, polymersome 형성 성공적으로 중합체 필름의 농도 (예를 들어, 1-10 ㎎ / ㎖)의 넓은 범위에서 발생한다. 그러나 부정적인 polymersome 형성에 영향을 미치지 않는 일부 프로토콜의 변경이 있습니다. 가장 주목할만한 polymersomes의 매우 가난한 형성 결과 (대신 정사각형의) 그 라운드 커버 글라스입니다. 우리는 실제로 polymersomes의 형성을 방해 유리에 아가로 오스의 매우에도 코팅이 때문이다. 이 기술의 가장 주목할만한 문제점 중 하나는 높은 수율로 표면으로부터 polymersomes를 복구 할 수있는 능력이다. 원래의 표면에서 polymersomes을 제거하는 것이 바람직 할 수있는 특정 경우가 있습니다. 탈수 인해 고분자 필름의 높은 배경 형광 개별 polymersomes을 제거하고 화상 품질 및 특성을 증가 커버 슬립을 청소하도록 부착 (이상적 상대 행) FRAP 분석 중에 cularly. (복구 된 소포의 수는 원래 형성된 것보다 상당히 낮다하더라도) 단부가 표면으로부터 탈착된다 polymersomes 차단되어있는 피펫 팁이 부드러운 피펫 팅을 수행한다. Polymersomes 다음 polymersome 새 커버 슬립과 상호 작용할 수 있도록 변형 된 커버 슬립의 표면 상에 배치 될 수있다. 15 분은 polymersomes 이미징의 표면 아래로 떨어지지을 위해 일반적으로 중성 PEO-PBD의 polymersomes를 들어, 오존 처리 된 커버. 다른 표면 개질 서로 다른 polymersome 조성 (예를 들어, 부정적 또는 긍정적는 폴리머 충전)이 필요합니다. 이 프로토콜에서 사용되는 대부분의 재료가 성공적으로 저장되어 주 일에 사용됩니다. 아가로 오스는 고형화 재비 및 아가도 비등 후 응집체를 시작하거나 응고 아가 건조 시작할 때까지 재사용 될 수있다. 건조 아가로 오스 필름으로 된 커버를 저장하고 사용 할 수 있습니다(예를 들어, 개월) 무기한 거라고. 클로로포름에 용해 된 중합체는 몇 달 동안 -20 ℃에서 저장 될 수있다. 중합체 필름은 아가 필름상에서 건조한 후에, 그러나, 필름 2 주 (장기 저장이 직접 결정되지 내에 하우스 진공하에 저장되고 사용될 필요가 있지만, 중합체 필름보다 오래된 두 형성된 polymersomes의 두드러진 차이가있다 주). 여기에 제시된 겔 보조 재수 프로토콜을 사용하여, 균일 한 형상 polymersomes 수백 표준 장비하고 저렴한 실험 시약을 사용하여 노동 몇 시간에 따라 빠르게 형성된다. 또한 polymersomes 생리 완충 용액의 다양한 상이한 중합체 조성물 (도시되지 않음)로부터 형성 될 수있다. 상기 방법에 사소한 변경을 부정 과학자에 겔 - 보조 재수에게 다용도 액세스 기술을 렌더링 polymersomes의 형성을 변경하지 기술 전자를 변화xpertise. 쉽게 세포의 크기 규모의 거대한 polymersomes을 만들 수있는 능력은 인공 세포와 같은 시스템을 구축하기위한 필수적이다. 이러한 polymersomes를 만들기 위해 젤 보조 재수의 사용과 다양성의 용이성 강력한 세포 막 모방의 창조를위한 생체 모방 분야에서 큰 발전을 제공합니다. 예를 들어,이 기술을 이용하여 다른 세포 내 성분, 세포막 단백질, 막 수송 단백질의 혼입과 중합체 기능화, 캡슐화 전략은 몇 가지 예를 들자면, polymersome 계 인공 세포를 만들도록 설계 될 수있다.

합성 셀 크기 거대 단일 층 소포 (GUVs)의 생성은 인공 세포 형 시스템 1,2- 생성하기위한 프레임 워크를 구축하는 다양한 세포 과정의 시험 관내 재구성에 대한 관심이 증가한다. 지질 막으로 구성 GUVs 자연, 생물 세포막의 우수한 모방 동안, 환경 변동에 대한 불안정하고 매우 짧은 수명을 가지고있다. 때문에 이러한 제한으로, 양친 성 블록 공중 합체는 중합체 소포 또는 polymersomes을 형성하는 지질 모방로서 사용되어왔다. 8 - 이러한 맥락에서,이 polymersomes 인해 증가 된 안정성 3 화학적 다양성 및 4,5- 수정 물리적 특성 6 생체 모방 전지 시스템의 발전에 유익하다. 현재의 방법은 거대한 크기의 polymersomes는 전기 주조 9 템플릿 재수 (10), w의 모두를 포함 형성HICH 시간이 많이 소요, 노동 집약적, 전문 필요 장비하고 그대로 거대한 polymersomes의 낮은 수율을 생산하고 있습니다. 간단한 겔 보조 재수 방법은 최근 지질 GUVs (11)의 생산을 위해 개발되었다. 여기서 우리는 거대한 변화 중합체 조성물에 polymersomes, 제어 크기 및 다양한 버퍼 조성물을 만드는 겔 보조 재수 기술의 적응을 설명합니다. 요약하면, 표준 DNA 겔 전기 영동 아가 필름 V / 1 % w 유리 커버 슬립 상 탈수. 클로로포름에서 제조 된 폴리머 솔루션은 다음 탈수 아가로 오스 필름에 걸쳐 확산과 증발 사용할 수 있습니다. 완전한 용매 제거 후, ​​폴리머 필름은 크기의 polymersomes 30 분 이내에 형성되는 적당한 가열 (40 ~ 70 °에 C) 및 대형 (&gt; 4 μm의)와 선택의 버퍼에 재수된다. 이 방법은 신속하게 표준 실험실 장비 및 reagen를 사용하여 완전히 그대로, 잘 형성 polymersomes의 수백을 생산최소한의 비용으로 TS. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54051/54051fig1.jpg" /> 겔 - 보조 재수 방법을 묘사 한도 1 회로도. 디 블록 공중 합체로 이루어지는 거대 polymersomes는 재수 ~ 30 분 후 형성된다. 친수성 블록이 자홍색으로 표시되고, 소수성 블록이 녹색으로 표시된다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54051/54051fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

<table><tbody><tr><td>125 ml 삼각 플라스크</td><td>VWR</td><td>89000-360</td><td></td></tr><tr><td>18 게이지 바늘</td><td>VWR</td><td>BD-305196</td><td></td></tr><tr><td>25mm 사각 커버 슬립</td><td>VWR</td><td>48366-089</td><td></td></tr><tr><td>아가로 스</td><td>시그마</td><td>A9539</td><td>DNA 젤 전기 영동</td></tr><tr><td>클로로포름</td><td>시그마</td><td>288306-2L</td><td></td></tr><tr><td>상업용 커버 웰</td> <td>용 표준 아가 로스전자 현미경 과학</td><td>70336</td><td>프레스 투 씰(Press-to-seal) 실리콘 아이솔레이터</td></tr><tr><td>피지 이미지 분석 소프트웨어</td><td>ImageJ</td><td></td><td>무료 다운로드: http://fiji.sc/Fiji&nbsp;&nbsp;</td></tr><tr><td>테프론 뚜껑이 있는 유리 바이알</td><td>VWR</td><td>66009-556</td><td>1.9ml 용량, 144</td></tr><tr><td>Liss-rhodamine B PE Lipid</td><td>Avanti Polar Lipids</td><td>810150C</td><td>클로로포름 파라필름에 1mg/ml 농도의 지질 1mg</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>52858-000</td><td>10.2 cm x 38.1 m</td></tr><tr><td>폴리(에틸렌 옥사이드)-b-폴리(부타디엔) 또는 PEO-PBD(분자량 2,940)</td>의 경우고<td>분자 소스</td><td>P2904-BdEO</td><td><a href="http://polymersource.com/dataSheet/P2904-BdEO.pdf">http://polymersource.com/dataSheet/P2904-BdEO.pdf</a></td></tr><tr><td>Pastic 페트리 접시</td><td>VWR</td><td>25384-092</td><td></td></tr><tr><td>테프론 테이프</td><td>VWR</td><td>300001-057</td><td>1/2" 너비</td></tr></tbody></table>

젤 보조 재수를 사용하여 거대한 크기의 polymersomes 형성

Forming Giant-sized Polymersomes Using Gel-assisted Rehydration

고분자 소포체 또는 중합체는 안정성, 견고성, 장벽 특성, 화학적 다양성 및 조정 가능한 물리적 특성을 기반으로 지질 소포의 합성 유사체로 널리 연구되고 있습니다. 그러나 거대 크기(> 4μm)의 소포를 준비하는 데 사용되는 일반적인 방법은 시간과 노동 집약적이므로 적은 수의 온전한 폴리머솜을 얻을 수 있습니다. 여기에서는 거대한(>4μm) 고분자 소포체(폴리머솜)의 빠르고 높은 수율 형성을 위한 겔 보조 재수화의 사용을 처음으로 제시합니다. 이 방법을 사용하면 여러 가지 생리학적으로 호환되는 완충액과 전체 세포 배양 배지를 포함한 다양한 재수화 용액으로 폴리머솜을 형성할 수 있으므로 생체 모방 연구에 매우 유용합니다. 이 기술은 또한 기존 방법보다 훨씬 더 나은 수율과 훨씬 적은 난이도로 다양한 폴리머 조성에서 폴리머솜을 안정적으로 생산할 수 있습니다. 폴리머솜 크기는 재수화 중에 온도를 변경하거나 폴리머 멤브레인에 멤브레인 플루이더라이저를 추가하여 거대한 크기의 폴리머솜(>100μm)을 생성함으로써 쉽게 조정할 수 있습니다.

Polymersomes는 (도 1)도 2에 도시 된 일반적인 실험 장비 위에서 설명한 절차를 이용하여 형성 하였다. Polymersomes 탈 이온수 (도 3)으로 재수 화 및 100X 오일 목적을 사용하여 표면 형광의 도립 현미경 영상화 하였다. polymersomes가 표시되지 않는 경우, 그들은이 100X 오일 목적으로 포착하기에 너무 큰 크기로 형성 할 수 있습니다; 낮은 전력 목적은 대신 사용할 필요가있다. 겔 - 보조 재수를 사용하는 장점 중 하나는 재수 솔루션의 다양한 polymersomes 형성의 다양성이다. Polymersomes 성공적 증류수 전체 포유류 세포 배양 배지,도 4에 도시 된 바와 같이 슈 크로스 용액 두 생리 관련 완충액 (인산염 완충 식염수 (PBS) 또는 TBS 버퍼 (TBS))으로 형성되었다. 표준 조건 하에서 (재수1 시간 동안 40 ° C)에서 물을 큰 70 ~보다 polymersomes는 일반적으로 볼 때 40 × 40 μm의 2 필드마다 발견된다. polymersomes의 표면 생산이 균일 아니지만,이 대표 수율보기의 필드 수십있다. 또한, polymersomes는 최소 24 시간 동안 용액에서 안정. Polymersomes 크기가 쉽게 다양한 온도에서 중합체 필름을 돌리는로 조정 하였다. RT에서 탈 이온수에 형성 Polymersomes 2.9 ± 0.7 ㎛의 평균 직경을 갖는다. 재수 화 동안 온도가 증가함에 따라 polymersomes의 평균 크기는 (표 1)를 증가시킨다. 높은 온도 (&gt; 60 °에 C) 크기로 형성 polymersomes 더 큰 100 μm의 (그림 5)에서. 모든 화상 처리가 오픈 소스 이미징 소프트웨어 (도 6)를 사용하여 완성 하였다.수집 된 이미지는 소프트웨어 프로그램에 개방 하였다. 보정 된 화소 크기가 설정 크기 상자에 입력 하였다. 선 도구를 사용하여 선 직경에 걸쳐 그려진. 각각의 라인이 인출 된 후, 보정 된 길이를 측정하여 그 결과 상자에 넣었다. 데이터는 선택 (예를 들면, 엑셀, 프리즘, 원산지 등)의 수학적 소프트웨어로 나타내 어질 수있다 <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/54051/54051fig2.jpg" /> . polymersomes의 형성에 필요한 필요한 항목을 공통 저렴 실험실 재료의 그림 2. 그림은 다음과 같습니다 파라 필름, 클로로포름 또는 다른 적당한 용매에 18.5 G 바늘, 폴리머, 1,000 μL 피펫 팁, 삼각 플라스크, 핀셋, 아가로 오스, 25mm 사각형 커버 슬립, PDMS 이미징 우물과 유리 페트리 접시. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54051/54051fig2large.jpg" target="_blank">여기를 클릭하십시오</a>이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/54051/54051fig3.jpg" /> 겔 보조 재수 방법 그림 3. 그림. 아가로 오스 용존는 더 필름 코팅 전체 커버 슬립까지 25mm 사각형 커버 슬립에 확산된다. 커버 슬립은 37 ° C 배양기에 넣고 필름은 탈수이다. 중합체 용액은 탈수 아가 필름 상에 증착 원 운동의 바늘을 사용하여 확산된다. 커버 슬립은 다음 데시 케이 터의 O에서 / N이 완전히 용매 잔류 물을 증발 장소입니다. 마지막으로, 및 이미징 챔버는 기판에 부착 및 폴리머는 40 ° C polymersomes의 형성을 허용하는 최소 25 분에서 선택의 용액으로 재수와 페트리 접시에 배치됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54051/54051fig3large.jpg" target="_blank">이의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오 그림.</a> </p<html> &gt; <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/54051/54051fig4.jpg" /> 도 4 Polymersomes 다른 다양한 버퍼에 형성 할 수있다. PEO-PBD 폴리머 필름을 1 시간 동안 40 ° C에서 지시 된 완충액으로 재수 화시켰다. 스케일 바 = 10 μm의. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54051/54051fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/54051/54051fig5.jpg" /> 재수 화 동안 온도가 증가도 5는 polymersomes의 크기를 증가시킨다. 재수 표시된 온도에서 물에 형성 polymersomes의 대표적인 표면 형광 이미지. 큰 polymersomes의 온도 결과를 증가. 스케일 바는 10 μm의 =.&quot;_blank&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> 온도 (° C) </td><td> 평균 크기 (μm의) </td></tr><tr><td> (24) </td><td> 2.93 ± 0.7 </td></tr><tr><td> (40) </td><td> 5.76 ± 2.5 </td></tr><tr><td> (50) </td><td> 6.65 ± 2.4 </td></tr><tr><td> (60) </td><td> 11.46 ± 5.8 </td></tr><tr><td> (70) </td><td> 14.04 ± 7.0 </td></tr></tbody></table> 표 1 계산 된 상이한 온도 조건 당 물 100 이상 polymersomes 대한. 평균 직경을 증가 polymersome 크기 재수 결과 동안 승온 여기에 도시된다. 오류는 표준 편차이다.

우리는 거대 고분자 소포체(pGV)를 빠르게 형성하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 간단히 말해서, 폴리머 용액은 커버 슬립에 부착 된 건조 된 아가로 스 필름에서 탈수됩니다. 고분자 필름의 재수화는 pGV의 빠른 형성을 초래합니다. 이 방법은 생체 모방 연구에서 직접 적용하기 위한 합성 거대 소포의 준비를 크게 발전시킵니다.

젤 보조 재수를 사용하여 거대한 크기의 Polymersomes 형성

Polymer vesicles, or polymersomes, are being widely explored as synthetic analogs of lipid vesicles based on their stability, robustness, barrier ...

이 젤 보조 재수화법의 전반적인 목표는 소포 크기 분포를 쉽게 조절할 수 있는 온전한 단일층 거대 고분자 소포를 안정적으로 형성하는 것입니다. 이 방법은 고분자 소포 형성을 위한 강력한 대안을 제공하며, 이를 통해 막의 물리적 특성을 조사하고 해당 소포를 바이오공학 응용 분야에 통합할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 기존 기술보다 훨씬 빠르고 노동 집약도가 낮은 방식으로 수백 개의 온전한 거대 고분자 소포를 쉽게 생성할 수 있다는 점입니다.이 아이디어는 거대 지질 소포를 형성하기 위한 겔 보조 재수화 기술을 알게 되면서 시작되었습니다. 하지만 거대 폴리머좀을 형성하는 현재의 방법들은 까다롭고 수율이 낮은 경우가 많기 때문에, 저희는 이 방법론을 대안적인 접근 방식으로 사용하기로 했습니다. 유리 바이알에 1 mL의 클로로포름과 5 mg의 PEO-PBD 이블록 공중합체를 넣고 완전히 용해될 때까지 소용돌이치듯 섞어 폴리머 용액 준비를 시작하십시오.폴리머 및 클로로포름의 5 mg/mL 용액과 형광 표지 지질 및 클로로포름의 1 mg/mL 용액을 새 바이알에 넣어 폴리머 99.5 mol% 및 지질 0.5%의 최종 농도가 되도록 합니다. 증발을 최소화하기 위해, 폴리머 용액을 클로로포름 내성 뚜껑이 있는 밀폐 바이알로 옮겨 20 °C에서 보관하여 추후에 사용합니다. 아가로스 필름 제작을 시작하려면, 250 mL 삼각 플라스크에 물 50 mL와 표준 아가로스 0.5 g을 넣습니다.전자레인지를 사용하여 1분 동안 가열합니다. 계속 진행하기 전에, 부착 불량이나 뭉침 현상을 방지하기 위해 아가로스 용액을 65에서 75 °C 사이로 식힙니다. 다음으로, 1000 µL 피펫 팁의 끝부분을 자르고 이를 사용하여 아가로스 용액 300 µL를 25 mL 정사각형 유리 커버슬립 위에 피펫팅합니다.장갑을 착용한 상태에서 커버슬립의 가장자리를 잡고, 다른 1000 µL 피펫 팁의 긴 쪽 면을 사용하여 아가로스를 표면 전체에 고르게 펴 바릅니다. 커버슬립의 아가로스 면이 위로 오도록 파라필름 위에 올려놓고 37 °C에서 최소 1시간 동안 배양합니다. 이어서, 이전에 준비한 폴리머 용액 30 µL를 아가로스 필름이 코팅된 커버슬립 위에 피펫팅합니다.장갑을 낀 손가락으로 커버슬립 가장자리를 잡고, 18 gauge 바늘의 긴 쪽 면을 사용하여 원형을 그리며 아가로스 필름 위에 폴리머 용액을 펴 바릅니다. 마지막으로 커버슬립의 폴리머 면이 위로 향하게 하여 진공 데시케이터 내부의 플라스틱 페트리 접시에 놓습니다. 잔류 용매를 제거하기 위해 데시케이터를 최소 1시간 동안 진공 상태로 유지합니다.폴리머좀을 형성하려면, 먼저 커버 웰을 코팅된 커버슬립의 폴리머 쪽에 대고 단단히 밀봉될 때까지 살짝 눌러 부착하십시오. 그다음, 챔버에 200~500 µL의 재수화 용액을 첨가합니다. 이어서, 유리 페트리 접시의 안쪽 가장자리를 따라 젖은 랩 와이프를 말아서 배치하여 습도 챔버를 형성합니다.커버웰이 부착된 커버슬립을 디쉬에 넣고 뚜껑으로 덮습니다. 광퇴색을 최소화하기 위해 페트리 디쉬를 알루미늄 호일로 감싼 후, 폴리머좀 형성을 완료하기 위해 40 °C로 설정된 핫플레이트 위에 최소 30분 동안 둡니다. FRAP 이미징 과정을 시작하려면, 조절 가능한 콘덴서가 장착된 도립 형광 현미경의 스테이지 위에 커버웰이 부착된 커버슬립을 올립니다.다음으로, 사용한 형광 지질에 맞는 필터 세트를 선택하고 100X 오일 대물렌즈를 사용하여 커버슬립 상단 표면의 폴리머좀을 이미징합니다. FRAP을 이용해 막 유동성을 분석하려면, 먼저 폴리머좀에 초점을 맞춘 다음 현미경 콘덴서의 조리개를 작게 조절하고 폴리머좀의 가장자리가 이미지 필드 내에 들어오는지 확인합니다. 그 후, 카메라 노출 시간을 늘리고 모든 중성 밀도 필터를 제거한 뒤 관심 영역(ROI)이 30~60초 동안 광퇴색되도록 합니다.마지막으로 램프를 끄고 콘덴서를 완전히 엽니다. 노출도를 초기 설정값으로 낮추고 3분 동안 30초 간격으로 이미지를 캡처합니다. 현미경 컴퓨터에서 이미지 분석 소프트웨어를 실행하고 획득한 폴리머좀 이미지를 불러옵니다.Analyze 드롭다운 메뉴를 열고 Set Scale 옵션을 선택하여 측정 척도를 설정하십시오. 픽셀당 거리의 적절한 보정 단위, 알려진 거리 및 길이 단위를 입력한 다음 확인을 선택하십시오. 다음으로, line 툴박스를 사용하여 선택한 폴리머좀의 직경에 걸쳐 선을 그리십시오.Analyze 드롭다운 메뉴를 열고 Measure를 선택하여 폴리머좀의 직경을 측정하십시오. 분석을 돕기 위해, 다음 폴리머좀으로 이동하기 전 Ctrl+D를 사용하여 이미지에 측정선을 표시하십시오. 위 절차에 따라 폴리머좀 측정을 계속 진행하고, 모든 측정이 완료될 때까지 각 측정값을 데이터 창에 추가하십시오.마지막으로, 파일(File) 및 다른 이름으로 저장(Save As)을 클릭하여 데이터를 저장합니다. 열리는 창에서 저장(Save)을 클릭한 다음, 결과 파일을 스프레드시트로 열어 데이터를 분석합니다. 다양한 버퍼로 재수화시킨 PEO-PBD 고분자 필름으로 형성된 폴리머좀을 형광 현미경으로 촬영하였습니다. 이미지를 통해 서로 다른 재수화 조건에서 폴리머좀의 크기가 불균일하며, 직경은 일반적으로 10 micrometers 미만임을 확인할 수 있습니다.다양한 온도에서 수중으로 형성된 폴리머좀(polymersomes)의 에피형광 이미지를 통해 재수화 온도가 높아질수록 더 큰 폴리머좀이 형성됨을 알 수 있습니다. 서로 다른 재수화 온도에서 수중으로 형성된 100개 이상의 폴리머좀에 대해 평균 직경을 계산하였습니다. 24 °C에서 평균 직경은 2.93 µm였으며, 70 °C에서는 최대 14.04 µm까지 증가하였습니다.숙련된 후 이 기술을 정확하게 수행한다면 약 1시간 내에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 진행하는 동안 폴리머좀(polymersomes)이 항상 용액 상태를 유지하도록 하는 것이 중요합니다. 재수화 용액의 누출과 폴리머좀의 건조를 방지하기 위해 커버 웰이 커버 슬립에 단단히 부착되었는지 확인하십시오.이 절차를 마친 후, 전자 현미경과 같은 방법을 사용하여 폴리머좀의 추가적인 구조적 특성을 파악할 수 있습니다. 이 기술은 합성 생물학 및 바이오공학 연구의 길을 열어주며, 폴리머좀을 연구 및 비생물-생물 인터페이스, 약물 전달 연구 및 프로토셀 시스템을 위한 지질 막의 견고하고 화학적 조절이 가능한 대안으로 탐구할 수 있게 합니다. 이 영상을 시청하고 나면, 겔 보조 재수화법을 사용하여 거대 폴리머좀을 견고하게 형성하는 방법, 소포의 전체 크기를 조절하는 방법, 그리고 막의 무결성을 특성화하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.클로로포름이나 아가로스 및 바늘을 사용하는 작업은 위험할 수 있다는 점에 유의하십시오. 이러한 절차를 수행하는 동안 세심한 주의를 기울여야 합니다. 흄 후드 내에서 작업하고 항상 고글과 장갑을 착용하는 등 예방 조치를 취하십시오.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

우리는 분할 테인 - 매개 단백질 겔의 합성을 제시한다. 이러한 하이드로 겔의 빌딩 블록은 각각 분할 테인의 가교제 및 ​​반 역할 삼량 단백질의 서브 유닛을 포함하는 단백질이 공중 합체이다. 두 단백질 공중 합체의 혼합은 하이드로 겔로 자기 조립 폴리펩티드 단위를 산출 테인 트랜스 - 스 플라이 싱 반응을 트리거합니다. 하이드로 겔은 높은 산도와 온도 안정, 유기 솔벤트와 함께, 쉽게 기능을 구형 단백질을 포함하고 있습니다.

테인 매개 인공 단백질 히드로 겔의 합성

전기 주조, 젤 이용한 붓기 - 거대한 단일 층 소포 (GUVs)에 횡단 단백질, KvAP의 재구성은 두 탈수 수분 보충 방법에 대한 설명된다. 두 방법 모두에서, 상기 단백질을 포함하는 작은 소포 단층이어서 형광 현미경 및 패치 클램프 전기 생리학에 의해 연구 할 수 GUVs을 형성하기 위하여 함께 융합된다.

횡단 단백질의 재구성, 현미경 및 패치 클램프 연구 거대한 단일 층 소포에 전압 게이트 이온 채널, KvAP,

고도로 채워진 마이크로미터 크기의 구성 요소를 포함하는 거대한 소포는 유용한 세포 모델입니다. 유중수(water-in-oil) 에멀젼 원심분리 방법은 캡슐화된 물질로 거대한 소포를 준비하기 위한 간단하고 강력한 도구입니다.

유 중수 에멀젼의 원심 분리에 의해 거 소포 캡슐화 미소 구의 제조

나노 소재 기초 과학 및 변환 응용 프로그램에 대 한 제어 치료 납품의 다양 한 메커니즘을 제공 하지만 그들의 제조를 종종 가장 생물 의학 연구소에서 제공 하는 전문. 여기, 우리가 현재 확장 가능한 제조 및 플래시 nanoprecipitation를 사용 하 여 다양 한 자기 조립된 nanocarriers의 치료 로드에 대 한 프로토콜.

급속 하 고, 확장 가능한 어셈블리 및 플래시 Nanoprecipitation 통해 다양 한 합성 Nanocarriers에 생리 활성 단백질의 Immunostimulants 로드

유기 및 수성 용매의 계면에서 맞춤형 양피 성 엘라스틴과 같은 단백질은 환경 매개 변수에 의해 유발되는 소포, 섬유 및 응고체와 같은 복잡한 상분자 구조로 조립됩니다. 설명된 조립 프로토콜은 튜닝 가능한 특성을 가진 단백질 멤브레인 기반 구획(PMBC)을 생성하여 다양한 화물을 캡슐화할 수 있도록 합니다.

엘라스틴과 같은 단백질을 체외에서 정의된 수분자 구조 및 화물 캡슐화로 조립하도록 지시

이 기사에서는 캡슐화 된 세포 골격 단백질로 거대한 unilamellar 소포를 신속하게 생산하기위한 간단한 방법을 소개합니다. 이 방법은 감금 및 세포골격-막 상호작용에서 세포골격 구조의 상향식 재구성에 유용한 것으로 입증된다.

거대한 Unilamellar 소포 안에 재구성 된 세포 골격의 신속한 캡슐화

여기에서는 기존의 레이저 스캐닝 컨포칼 현미경을 사용하여 초고해상도 이미징을 달성하기 위해 초기 초파리 배아에서 확장 현미경을 구현하기 위한 프로토콜을 제시합니다.

초고해상도 이미징을 위해 확장 현미경을 사용하여 전체 마운트 초파리 배아를 물리적으로 확대

우리는 막 단백질을 재구성하고 효소 및 기타 수용성 구성 요소를 마이크로미터 미만 및 마이크로미터 크기의 지질 소포에 캡슐화하기 위한 프로토콜을 제시합니다.

나노미터 및 마이크로미터 크기의 소포에서 평형을 벗어난 대사 네트워크 구축

이 기사에서는 내부, 환형 및 외부 영역에서 맞춤형 전기 전도성을 가진 소포 내 소포 구조를 가진 화합물 cGUV(Giant Unilamellar Vesicles)를 준비하는 방법을 제시합니다. 전기형성은 삼투압 충격을 통해 구강세포와 cGUV로 변형되는 간단한 GUV를 합성하여 핵이 있는 세포의 생물물리학을 연구하기 위한 귀중한 모델을 제공합니다.

Synthesis of Compound Giant Unilamellar Vesicles: A Biomimetic Model of Nucleate Cells(복합 거대 단층소포의 합성: 핵세포의 생체 모방 모델)

이 기사에서는 상으로 분리된 거대 소포 내부의 세포골격 네트워크의 간단한 원팟 재구성을 소개합니다. 이 방법은 일반화되어 광범위한 생체 분자의 캡슐화 또는 제한에 적용될 수 있습니다.

시험관 내 상분리된 거대 단일층 소포(GUV) 내부 세포골격 네트워크의 재구성

배우세요 젤 보조 재수화법을 사용하여 거대한 폴리머소좀을 형성하는 방법을. PEO-PBD 블록공중합체와 형광현미경을 활용하여 막 특성을 연구하고 생체공학에 적용할 수 있습니다.

젤 보조 재수를 사용하여 거대한 크기의 Polymersomes 형성

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