Wytwarzanie dwuwarstwowych pęcherzyków lipidowych za pomocą natryskiwania mikroprzepływowego

Christopher W. Coyne; Karan Patel; Johanna Heureaux; Jeanne Stachowiak; Daniel A. Fletcher; Allen P. Liu

doi:10.3791/51510

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Wytwarzanie dwuwarstwowych pęcherzyków lipidowych za pomocą natryskiwania mikroprzepływowego

14.5K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/51510

⸱

21 lutego 2014

Christopher W. Coyne¹ , Karan Patel¹ , Johanna Heureaux¹ , Jeanne Stachowiak³ , Daniel A. Fletcher⁴^,⁵ , Allen P. Liu¹^,²

¹Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, ²Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, ³Department of Biomedical Engineering, Institute for Cellular and Molecular Biology, The University of Texas at Austin, ⁴Department of Bioengineering, University of California, Berkeley, ⁵Physical Biosciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory

W tym artykule

Podsumowanie

Mikroprzepływowe natryskiwanie dwuwarstwy lipidowej na granicy kropelek zapewnia niezawodny sposób generowania pęcherzyków z kontrolą nad asymetrią błony, włączeniem białek transbłonowych i enkapsulacją materiału. Technika ta może być stosowana do badania różnych systemów biologicznych, w których pożądane są biomolekuły podzielone na przedziały.

Streszczenie

Biologia syntetyczna z dołu prezentuje nowatorskie podejście do badania i odtwarzania systemów biochemicznych oraz, potencjalnie, minimalnych organizmów. Ta rozwijająca się dziedzina angażuje inżynierów, chemików, biologów i fizyków do projektowania i łączenia podstawowych komponentów biologicznych w złożone, działające systemy od podstaw. Takie oddolne systemy mogłyby doprowadzić do opracowania sztucznych komórek na potrzeby podstawowych badań biologicznych i innowacyjnych terapii^1,2. Gigantyczne pęcherzyki jednowarstwowe (GUV) mogą służyć jako platforma modelowa dla biologii syntetycznej ze względu na ich strukturę i rozmiar błony przypominającej komórkę. Natryskiwanie mikroprzepływowe lub mikrojetting to technika, która pozwala na generowanie GUV o kontrolowanym rozmiarze, składzie błony, transbłonowym włączeniu białek i enkapsulacji³. Podstawową zasadą tej metody jest wykorzystanie wielu impulsów płynu o wysokiej częstotliwości generowanych przez piezoaktywowane urządzenie atramentowe w celu deformacji zawieszonej dwuwarstwy lipidowej w GUV. Proces ten jest podobny do wydmuchiwania baniek mydlanych z folii mydlanej. Zmieniając skład roztwóru, skład roztworu otaczającego i/lub składniki zawarte w dwuwarstwie, naukowcy mogą zastosować tę technikę do tworzenia niestandardowych pęcherzyków. W artykule opisano procedurę generowania prostych pęcherzyków z dwuwarstwy interfejsu kropelkowego za pomocą mikrostrumieniowania.

Wprowadzenie

Staje się coraz bardziej jasne, że biologia komórki to wieloskalowy problem, który wymaga integracji naszego zrozumienia od molekuł do komórek. W związku z tym dokładna wiedza o tym, jak cząsteczki działają indywidualnie, nie wystarcza do zrozumienia złożonych zachowań komórkowych. Wynika to częściowo z istnienia emergentnych zachowań układów wieloskładnikowych, czego przykładem jest odtworzenie interakcji sieci aktynowej z pęcherzykami lipidowymi^{dwuwarstwowymi 4}, montaż wrzeciona mitotycznego w ekstrakcie Xenopus ⁵ oraz dynamika przestrzenna maszynerii podziału komórek bakteryjnych⁶. Jednym ze sposobów uzupełnienia redukcjoni....