$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Это исследование демонстрирует образование безмембранных конденсатов в процессе разделения жидкой и жидкой фаз (LLPS) внутри липосом в качестве репрезентативного эксперимента.
Пробоподготовка
IA, OA, ES и кормовой раствор (FS) готовятся следующим образом:
IA: 12% глицерина, 5 мМ декстрана, 150 мМ KCl, 5 мг/мл поли-L-лизина (PLL), 0,05 мг/мл поли-L-лизина-FITC меченого (PLL-FITC), 8 мМ аденозинтрифосфата (АТФ), 15 мМ цитрат-HCl (рН 4)
ОА: 12% об./об. глицерина, 5% мас./об. F68, 150 мМ KCl, 15 мМ цитрат-HCl (рН 4)
ES: 12% глицерина, 150 мМ KCl, 15 мМ цитрат-HCl (рН 4)
FS: 12% глицерина, 150 мМ KCl, 75 мМ Tris-HCl (рН 9)
Образование конденсата внутри липосом
Для демонстрации феноменов LLPS в липосомах был выбран простой анализ pH-чувствительной комплексной коацервации положительно заряженного поли-L-лизина (ФАПЧ) и отрицательно заряженного поливалентного аденозинтрифосфата (АТФ). Для предотвращения фазового разделения полилизина и АТФ при инкапсуляции рН раствора поддерживали на уровне 4, при котором АТФ нейтрален. Увеличение рН ЭС путем добавления FS (буфер рН 9) в конечном итоге увеличивало рН внутри липосом из-за трансмембранного потока протонов, делая АТФ отрицательно заряженным и вызывая его фазовое разделение с положительно заряженным ФАПЧ21 (рис. 4А). Примерно через 2 ч после образования липосом давления IA и LO были отключены. Давление в канале ОА поддерживалось на уровне 100 мбар, чтобы оставшиеся липосомы медленно поступали в камеру наблюдения. После того, как все липосомы в канале были восстановлены в EW, давление было отключено, чтобы остановить поток и предотвратить движение липосом. Липосомы, полученные при более низком pH, показали гомогенную флуоресценцию (из инкапсулированного флуоресцентного PLL-FITC) в их просвете (рис. 4B, D). Капли октанола, плавающие на поверхности, удаляли путем осторожного пипетирования 5 мкл раствора сверху, чтобы предотвратить их влияние на дальнейшие этапы пипетирования. Впоследствии к РЭБ добавляли 10 мкл буфера FS, что вызывало фазовое разделение инкапсулированных ФАПЧ и АТФ. Однородная флуоресценция FITC из каждой липосомы постепенно трансформировалась в отдельные флуоресцентные капли конденсата. В конце концов, отдельные капли слились в одну большую каплю конденсата, которая свободно диффундировала внутри липосом (рис. 4C, E-G).

Рисунок 1: Схема, показывающая сборку и работу OLA. Регулятор давления подключен к резервуарам, содержащим внешние водные, липидно-октанольные и внутренние водные растворы. Трубки, вставленные в резервуары, подключаются к соответствующим входным отверстиям устройства OLA. Соответствующие потоки в трех каналах приводят к образованию двойных эмульсий вода-в-(липид-в-октаноле)-в-воде. Образовавшиеся двойные эмульсии мигрируют в выходную лунку, во время которой октанольные карманы отделяются, образуя липосомы. Сформированные липосомы собираются на дне скважины для визуализации и дальнейших экспериментов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Подготовка чипа OLA (фотолитография, микрообработка, обработка поверхности). (A) Цифровой дизайн, демонстрирующий ключевые особенности конструкции OLA, включая три входа, выход и шестисторонний производственный узел. (B) Схема мастер-пластины, показывающая несколько конструкций УПВ, изготовленных с использованием УФ-литографии. (C) Эластомер PDMS, отлитый на основной пластине, помещенный в лунку, изготовленную из алюминиевой фольги, и отвержденный путем выпечки при 70°С в течение 2 ч. (D) Микрофлюидное устройство, связанное с помощью кислородно-плазменной обработки, в котором блок PDMS, содержащий конструкцию OLA, прикреплен к предметному стеклу с покрытием PDMS. (E) Функционализация поверхности изготовленного чипа для придания устройству частичной гидрофильности. Это делается путем подачи 5% ПВС в течение 5 мин от внешнего водного канала к выходному каналу. Положительное давление воздуха в других каналах предотвращает попадание раствора ПВА в эти каналы. (F) ПВС удаляется путем применения вакуума в выходном канале. Устройство выпекается при 120 °C в течение 15 минут и готово к использованию. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Демонстрация эффективного производства OLA монодисперсных двойных эмульсий и, в конечном итоге, липосом с отличной инкапсуляцией. (A) Изображение в светлом поле, показывающее быстрое образование капель двойной эмульсии. (B) Флуоресцентный липидный канал показывает образование октанольного кармана из-за частичного обезвоживания. Липидно-октанольная фаза содержала смесь DOPC (5 мг / мл) и Lis Rhod PE в соотношении 1,000:1. (C) Внутренний водный канал, показывающий инкапсуляцию желтого флуоресцентного белка (YFP). Вставки в (A-C) показывают репрезентативные увеличенные виды соответствующих панелей (масштабные линейки = 10 мкм). (Д-Ж) Обезвоживание октанольного кармана в выходном канале, который образует липосому. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Фазовое разделение pLL/АТФ в липосомах, вызванное pH-инициируемым pLL/АТФ. (A) Схема рН-зависимого перехода гомогенного раствора pLL и АТФ, инкапсулированного внутри липосомы (слева), в фазоразделенные коацерваты pLL/АТФ (справа). Исходная кислая среда в липосоме делает молекулярный заряд АТФ нейтральным, ингибируя коацервацию. Когда рН внутри липосом уравновешивается с наружным повышением рН, АТФ получает отрицательный заряд, вызывая коацервацию. (Б-С) Линейные графики (соответствующие пунктирным линиям на панелях [D] и [G] соответственно), показывающие пространственное распределение pLL (зеленый канал) и мембраны (красный канал). (Д-Г) Покадровые изображения, показывающие образование коацерватов pLL/АТФ в липосомах. Внешнее добавление основного буфера повышает уровень pH внутри липосом в течение нескольких минут и инициирует коацервацию. t = 0 мин относится к времени непосредственно перед возникновением первого события коацервации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Дополнительный файл кодирования 1: файл САПР проекта OLA. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.