Relatamos um protocolo para a produção de uma membrana lipídica híbrida na interface água/ar dopando a bicamada lipídica com moléculas de cobre (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butil-29H,31H-phthalocyanine (CuPc). A membrana lipídica híbrida resultante tem uma estrutura de sanduíche lipídida/CuPc/lipídio. Este protocolo também pode ser aplicado à formação de outros nanomateriais funcionais.
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Artigo de método
Auto-montagem de membranas lipídicas híbridas dopadas com moléculas orgânicas hidrofóbicas na interface água/ar
Neste artigo
Resumo
Resumo
Devido às suas propriedades únicas, incluindo uma espessura ultrathin (3-4 nm), resistividade ultra-alta, fluidez e capacidade de auto-montagem, bicamadas lipídicas podem ser facilmente funcionais e têm sido usadas em várias aplicações, como bio-sensores e bio-dispositivos. Neste estudo, introduzimos uma molécula orgânica planar: cobre (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butil-29H,31H-phthalocyanine (CuPc) para dopar membranas lipídicas. A membrana híbrida CuPc/lipídica se forma na interface água/ar por auto-montagem. Nesta membrana, as moléculas de CuPc hidrofóbicas estão localizadas entre as caudas hidrofóbicas de moléculas lipídicas, formando uma estrutura de sanduíche lipídico/CuPc/lipídio. Curiosamente, um bicamador lipídado híbrido estável no ar pode ser prontamente formado transferindo a membrana híbrida para um substrato Si. Relatamos um método simples para incorporar nanomateriais em um sistema de bicamadas lipídicas, o que representa uma nova metodologia para a fabricação de biosensores e biodispositivos.
Introdução
Como estruturas essenciais das membranas celulares, o interior das células são separados do exterior por um sistema lipídetivo bicamada. Este sistema consiste em fosfolipídios anfífilicos, que são compostos por ésterso fosfórico hidrofílico "cabeças" e ácidos graxos hidrofóbicos "caudas". Devido à notável fluidez e capacidade de auto-montagem de bicamadas lipídicas em ambiente aquoso1,2, bicamadas lipídicas artificiais podem ser formadas usando métodos simples3,4. Vários tipos de proteínas de membrana, como canais de íons, receptores de membrana e enzi....
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Protocolo
1. Preparação de uma solução híbrida
- Lave quatro frascos de vidro descartáveis de 4 mL e tampas de parafuso (com selos revestidos de PTFE) em um banho ultrassônico por 10 min em água destilada (purificada com um sistema de filtragem), seguida por etanol e clorofórmio, respectivamente. Seque os frascos de vidro e as tampas em um fluxo de gás nitrogênio.
- Em um porta-luvas anaeróbica, prepare uma solução de estoque cupc (10 mg/mL) em um frasco de vidro lavado dissolvendo CuPc em pó em clorofórmio.
- Filtre a solução CuPc através de uma membrana de politetrafluoroetileno de 0,2 μm (PTFE).
- Armazene a solução filtrada em um frasco de vi....
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Resultados
A membrana como formada tem uma cor azul claro uniforme devido à presença de moléculas de CuPc. A área da membrana colorida é normalmente vários centímetros quadrados. Na Figura 1A e Figura 1B,mostramos uma imagem microscópica e uma imagem de microscópio de força atômica (AFM) (incluindo um perfil de altura) da membrana lipídica híbrida em um substrato Si. Na imagem AFM, a membrana no canto superior esquerdo é grossa, com espessura de 79,4 nm e que no canto infe.......
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Discussão
Na solução precursora da membrana híbrida, um solvente orgânico misto (clorofórmio e hexano) em vez de clorofórmio puro é usado para dissolver lipídios e CuPc. Se o clorofórmio puro for usado, a densidade da solução precursora seria maior que a água. Portanto, é altamente provável que a solução afundaria no fundo da água em vez de se espalhar na superfície da água. Adicionar hexano, um solvente de baixa densidade, à solução precursora, garante que a solução flutuará sobre a superfície da água e formará uma membrana híbri.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado pelo programa CREST da Agência de Ciência e Tecnologia do Japão (JPMJCR14F3) e pela Grant in-Aids da Japan Society for the Promotion of Science (19H00846 e 18K14120). Este trabalho foi realizado parcialmente no Laboratório de Nanoeletrônica e Spintronics, Instituto de Pesquisa de Comunicação Elétrica da Universidade de Tohoku.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Clorofórmio | Wako Produtos Químicos | 033-08631 | |
| CuPc | Sigma-Aldrich | 423165 | |
| DPhPc | Avanti Polar Lipids | 850356C | |
| Frascos de vidro com tampa de rosca | Nichiden-Rike Glass Co., Ltd | 6-29801 | |
| Hexane | Wako Produtos Químicos | 084-03421 | |
| Filtros de membrana | Merck Millipore Ltd. | ||
| Micro-seringa | Hamilton | 80530 | |
| Bomba peristáltica | Tokyo Rikakikai Co., Ltd. | ||
| misturador de vórtice | Scientific Industries, Inc. | SI-0286 |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
