$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
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 lipidowymidwuwarstwowymi 4, montaż wrzeciona mitotycznego w ekstrakcie Xenopus 5 oraz dynamika przestrzenna maszynerii podziału komórek bakteryjnych6. Jednym ze sposobów uzupełnienia redukcjonistycznego podejścia do analizowania procesów molekularnych w systemach żywych jest przyjęcie odwrotnego podejścia polegającego na rekonstrukcji zachowań komórkowych przy użyciu minimalnego zestawu składników biologicznych. Kluczowym elementem tego podejścia jest niezawodna enkapsulacja biomolekuł w ograniczonej objętości, co jest kluczową cechą komórki.
Istnieje kilka strategii hermetyzacji biomolekuł do badania systemów biomimetycznych. Najbardziej istotnym biologicznie systemem są dwuwarstwowe błony lipidowe, które naśladują biochemiczne i fizyczne ograniczenia narzucone przez błonę plazmatyczną komórki. Tworzenie gigantycznych pęcherzyków jednowarstwowych (GUV) przez elektroformację7, jedną z najczęściej stosowanych technik wytwarzania GUV14, zwykle ma niską wydajność enkapsulacji ze względu na niekompatybilność z buforem o wysokiej zawartości soli8. Elektroformacja wymaga również dużych objętości próbek (>100 μl), co może stanowić problem w pracy z oczyszczonymi białkami i nieefektywnie włącza duże cząsteczki ze względu na trudności w dyfuzji między blisko rozmieszczonymi warstwami lipidowymi. Opracowano kilka mikroprzepływowych podejść do generowania pęcherzyków lipidowych. Metody podwójnej emulsji, które przepuszczają składniki przez dwa interfejsy między warstwami woda-olej-woda (W/O/W), polegają na odparowaniu lotnego rozpuszczalnika w celu stymulowania tworzenia dwuwarstw lipidowych9. Inni wykorzystali mikroprzepływową linię montażową, która wytwarza ciągły strumień dwuwarstwowych pęcherzyków lipidowych10 lub w dwóch niezależnych krokach11. Opracowaliśmy alternatywną technikę opartą na szybkim stosowaniu impulsów płynu do dwuwarstwy12 na granicy kropel w celu wytworzenia GUV o kontrolowanym rozmiarze, składzie i enkapsulacji. Nasze podejście, znane jako natryskiwanie mikroprzepływowe, oferuje połączone korzyści z kilku istniejących technik generowania pęcherzyków, zapewniając podejście do tworzenia funkcjonalnych systemów biomolekularnych do badania różnych problemów biologicznych.