Przedstawiamy protokół wytwarzania hybrydowej błony lipidowej na granicy woda/powietrze poprzez domieszkowanie dwuwarstwy lipidowej cząsteczkami miedzi (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-ftalocyjaniny (CuPc). Powstała hybrydowa błona lipidowa ma strukturę warstwową lipid/CuPc/lipid. Protokół ten może być również stosowany do tworzenia innych funkcjonalnych nanomateriałów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Samoorganizacja hybrydowych błon lipidowych domieszkowanych hydrofobowymi cząsteczkami organicznymi na granicy faz woda/powietrze
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Ze względu na ich unikalne właściwości, w tym ultracienką grubość (3-4 nm), ultrawysoką rezystywność, płynność i zdolność do samoorganizacji, dwuwarstwy lipidowe mogą być łatwo funkcjonalizowane i były używane w różnych zastosowaniach, takich jak biosensory i biourządzenia. W tym badaniu wprowadziliśmy płaską cząsteczkę organiczną: 2,9,16,23-tetra-tert-butylo-29H,31H-ftalocyjaninę miedzi (II) do domieszkowania błon lipidowych. Hybrydowa membrana CuPc/lipid tworzy się na granicy faz woda/powietrze w procesie samoorganizacji. W tej błonie hydrofobowe cząsteczki CuPc znajdują się między hydrofobowymi ogonami cząsteczek lipidów, tworząc strukturę warstwową lipid/CuPc/lipid. Co ciekawe, stabilną powietrznie hybrydową dwuwarstwę lipidową można łatwo utworzyć, przenosząc błonę hybrydową na podłoże Si. Przedstawiamy prostą metodę włączania nanomateriałów do dwuwarstwowego systemu lipidowego, która stanowi nową metodologię wytwarzania bioczujników i biourządzeń.
Wprowadzenie
Jako podstawowe struktury błon komórkowych, wnętrze komórek jest oddzielone od zewnętrznej przez dwuwarstwowy system lipidowy. System ten składa się z amfifilowych fosfolipidów, które składają się z hydrofilowych "głów" estrów fosforowych i "ogonów" hydrofobowych kwasów tłuszczowych. Ze względu na niezwykłą płynność i zdolność do samoorganizacji dwuwarstw lipidowych w środowisku wodnym1,2, sztuczne dwuwarstwy lipidowe mogą być tworzone przy użyciu prostych metod3,4. Różne rodzaje białek błonowych, takie jak kanały jonowe, receptory błonowe i enzymy, zo....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Przygotowanie rozwiązania hybrydowego
- Umyć cztery jednorazowe szklane fiolki o pojemności 4 ml i nakrętki (z uszczelkami pokrytymi PTFE) w kąpieli ultradźwiękowej przez 10 minut w wodzie destylowanej (oczyszczonej za pomocą systemu filtracji), a następnie odpowiednio etanolem i chloroformem. Wysuszyć szklane fiolki i nakrętki w strumieniu gazowego azotu.
- W beztlenowej komorze rękawicowej przygotować roztwór podstawowy CuPc (10 mg/ml) w umytej szklanej fiolce, rozpuszczając sproszkowany CuPc w chloroformie.
- Przefiltrować roztwór CuPc przez membranę z politetrafluoroetylenu (PTFE) o grubości 0,2 μm.
- Przefiltrowany roztwór nal....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Nowo utworzona membrana ma jednolity jasno niebieski kolor ze względu na obecność cząsteczek CuPc. Obszar zabarwionej membrany wynosi zazwyczaj kilka centymetrów kwadratowych. Na Rysunku 1A oraz Rysunku 1B przedstawiono obraz mikroskopowy oraz obraz z mikroskopu sił atomowych (AFM) (wraz z profilem wysokości) hybrydowej membrany lipidowej na podłożu Si. Na obrazie AFM membrana w górnym lewym rogu jest gruba, o grubości 79,4 nm, natomiast ta w dolnym prawym rogu .......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W roztworze prekursorowym membrany hybrydowej do rozpuszczania lipidów i CuPc stosuje się mieszany rozpuszczalnik organiczny (chloroform i heksan), a nie czysty chloroform. W przypadku użycia czystego chloroformu gęstość roztworu prekursora byłaby wyższa niż wody. Dlatego jest wysoce prawdopodobne, że roztwór opadnie na dno wody, a nie rozprzestrzeni się na powierzchni wody. Dodanie heksanu, rozpuszczalnika o niskiej gęstości, do roztworu prekursora zapewnia, że roztwór będzie unosił się na powierzchni wody i utworzył je.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca była wspierana przez program CREST Japońskiej Agencji Nauki i Technologii (JPMJCR14F3) oraz Grant in-Aids od Japońskiego Towarzystwa Promocji Nauki (19H00846 i 18K14120). Prace te zostały częściowo przeprowadzone w Laboratorium Nanoelektroniki i Spintroniki Instytutu Badawczego Komunikacji Elektrycznej Uniwersytetu Tohoku.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Chloroform | Wako Chemikalia | 033-08631 | |
| CuPc | Sigma-Aldrich | 423165 | |
| DPhPc | Avanti Polar Lipids | 850356C | |
| Fiolki szklane z nakrętką | Nichiden-Rike Glass Co., Ltd | 6-29801 | |
| Hexane | Wako Chemikalia | 084-03421 | |
| Filtry membranowe | Merck Millipore Ltd. | ||
| Mikrostrzykawka | Hamilton | 80530 | |
| Pompa perystaltyczna | Tokyo Rikakikai Co., Ltd. | ||
| Mieszalnik Vortex | Scientific Industries, Inc. | SI-0286 |
Bibliografia
- 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.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
