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Montagem e caracterização de Biomolecular Memristors consiste em membranas de lipídios dopado com...
Montagem e caracterização de Biomolecular Memristors consiste em membranas de lipídios dopado com...
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Bioengineering
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JoVE Journal Bioengineering
Assembly and Characterization of Biomolecular Memristors Consisting of Ion Channel-doped Lipid Membranes

Montagem e caracterização de Biomolecular Memristors consiste em membranas de lipídios dopado com canal iônico

Full Text
8,383 Views
08:07 min
March 9, 2019

DOI: 10.3791/58998-v

Joseph S. Najem1,2, Graham J. Taylor2,3, Nick Armendarez4, Ryan J. Weiss5, Md Sakib Hasan5, Garrett S. Rose5, Catherine D. Schuman6, Alex Belianinov7, Stephen A. Sarles2, C. Patrick Collier2,3,7

1Joint Institute for Biological Sciences,Oak Ridge National Laboratory, 2Department of Mechanical, Aerospace and Biomedical Engineering,University of Tennessee, 3Bredesen Center for Interdisciplinary Research,University of Tennessee, 4Department of Biosystems and Agriculture Engineering,University of Kentucky, 5Department of Electrical Engineering and Computer Science,University of Tennessee, 6Computer Science and Mathematics Division,Oak Ridge National Laboratory, 7Center for Nanophase Materials Sciences,Oak Ridge National Laboratory

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This protocol outlines the assembly and electrical characterization of peptide-doped biomembranes that mimic biological synapses. The technique allows for the assessment of memory resistance and short-term plasticity, relevant to biological systems.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Biophysics
  • Biomaterials

Background

  • Biomolecular memristors are inspired by biological synapses.
  • Insulating lipid bilayers are formed between water droplets in oil.
  • Voltage-activated alamethicin peptides enhance ionic conductance.
  • Understanding these systems aids in exploring cellular transport processes.

Purpose of Study

  • To develop a method for creating biomimetic membranes.
  • To characterize memory resistance in engineered systems.
  • To provide a framework for studying ion channel behavior.

Methods Used

  • Preparation of liposome solutions.
  • Assembly of droplet interface bilayers on electrodes.
  • Electrical characterization of the biomembranes.
  • Assessment of activity-dependent memory resistance.

Main Results

  • Demonstrated tunable memory resistance in biomembranes.
  • Showed potential for studying short-term plasticity.
  • Provided insights into the transport properties of engineered systems.
  • Highlighted the accessibility of the technique for new researchers.

Conclusions

  • The protocol enables the study of biomimetic membranes effectively.
  • It offers a valuable tool for understanding synaptic behavior.
  • Future applications may extend to various cellular transport processes.

Frequently Asked Questions

What are biomolecular memristors?
Biomolecular memristors are devices that mimic the behavior of biological synapses, utilizing biomolecules to achieve memory functions.
How does the technique work?
The technique involves assembling lipid bilayers and incorporating peptides to create a system that can mimic synaptic behavior.
What is the significance of voltage-activated alamethicin peptides?
These peptides enhance ionic conductance, allowing the biomembranes to exhibit memristive properties.
Who will demonstrate the procedure?
Dr. Joseph Najem, a postdoc from the laboratory, will demonstrate the procedure.
What skills should new researchers develop?
New researchers should become proficient in preparing liposome solutions and assembling droplet interface bilayers.

Macio, baixo consumo de energia, biomolecular memristors alavancar semelhante composição, estrutura e mecanismos de bio-sinapses de comutação. Apresentado aqui é um protocolo para montar e caracterizar biomolecular memristors obtido de isolamento bilayers do lipid formadas entre as gotículas de água em óleo. A incorporação dos resultados de peptídeos alamethicin tensão-ativado em memristive de condutância iônica através da membrana.

Nosso protocolo descreve como montar e caracterizar eletricamente um biomembrano dopado por peptídeos que imita de perto as propriedades de composição, estrutura e transporte de sinapses biológicas e que exibe resistência à memória incapaz. Essa técnica capacita os usuários a avaliar a dependência da atividade, a resistência à memória e a plasticidade de curto prazo em sistemas projetados em escalas de tempo e níveis de excitação relevantes para sinapses biológicas e canais de íons. Esta técnica fornece uma estrutura para caracterizar membranas biomiméticas contendo canais de íons ativados por tensão, tornando-a aplicável à caracterização de uma variedade de processos de transporte celular, incluindo os dos neurônios.

Nossa sugestão para novos pesquisadores é primeiro tornar-se proficiente na preparação de soluções lipossóicas e na montagem de uma bicamada de interface de gotícula em eletrodos do tipo fio. Ver em primeira mão o processo de dispensação e posicionamento de gotículas em eletrodos simplifica essa técnica para a formação de bicamadas, tornando-a imediatamente acessível a todos. Joseph Najem, um pós-doutor do meu laboratório.

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