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Article de méthode

Formation automatisée Lipid bicouche Membrane Utilisation d'un Thin Film Polydiméthylsiloxane

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DOI :

10.3791/54258

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10 juillet 2016

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Dans cet article

Résumé

Nous démontrons un système stockable, transportable lipidique formation bicouche. Une membrane lipidique à deux couches peut être formée à l'intérieur de 1 heure avec un taux de succès supérieur à 80% lors d'un précurseur de membrane congelée est ramené à température ambiante. Ce système permettra de réduire les processus laborieux et expertise associés aux canaux ioniques.

Résumé

Une bicouche lipidique artificielle, ou d'une membrane lipidique noire (BLM), est un outil puissant pour étudier les canaux ioniques et les interactions entre protéines, ainsi que pour les applications de biocapteurs. Cependant, les techniques classiques de formation BLM présentent plusieurs inconvénients et ils nécessitent souvent une expertise spécifique et des processus laborieux. En particulier, BLM classiques souffrent de faibles taux de réussite de la formation et incohérente temps de formation de la membrane. Ici, nous démontrons un système de formation BLM stockable et transportable avec le temps d'éclaircissage contrôlé et amélioré le taux de formation BLM en remplaçant les films classiquement utilisés (polytétrafluoroéthylène, polyoxyméthylène, polystyrène) polydiméthylsiloxane (PDMS). Dans cette expérience, un polymère poreux structuré tel que le PDMS film mince est utilisé. En outre, par opposition aux solvants classiquement utilisés avec une faible viscosité, l'utilisation du squalène a permis un temps d'éclaircissage contrôlée par absorption par un solvant lent PDMS, ce qui prolonge la durée de vie de la membrane. En additioncondition, à l'aide d'un mélange de squalène et de l'hexadécane, du point de la solution lipidique de congélation est augmentée (~ 16 ° C), en outre, des précurseurs membranaires ont été produits qui peuvent être stockés indéfiniment et facilement transportable. Ces précurseurs membranaires ont réduit BLM temps de formation de <1 h et atteint un taux de formation BLM de ~ 80%. Par ailleurs, des expériences de canaux ioniques avec la gramicidine A ont démontré la faisabilité du système membranaire.

Introduction

Membrane artificielle bicouche lipidique ou membrane lipidique noire (BLM), est un outil important pour les mécanismes des membranes cellulaires et des canaux ioniques, élucidant ainsi que pour la compréhension des interactions entre les canaux ioniques et des ions / molécules 1-7 Bien que la méthode patch-clamp. est souvent considéré comme l'étalon-or pour les études de la membrane cellulaire, il est laborieux et exige des opérateurs hautement qualifiés pour des mesures de canaux ioniques. 8 Alors reconstituées artificiellement des membranes bicouches lipidiques ont émergé comme des outils alternatifs pour les études des canaux ioniques,

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Protocole

1. Préparation de la solution

  1. Préparation de la solution tampon:
    1. À formuler une solution tampon, on dissout 1 M de KCl (chlorure de potassium), 10 mM de Tris-HCl (Tris-chlorhydrate) et 1 mM d'EDTA (acide éthylènediaminetétraacétique) dans l'eau distillée et ajuster le pH à 8,0.
    2. Filtrer la solution en utilisant un filtre de 0,20 um. Pour stériliser, autoclave la solution à 121 ° C pendant 15 min.
  2. Préparation de la solution lipidique pour prélaquage:
    1. Pour formuler la solution lipidique pour prélaquage, on dissout 3% DPhPC (1,2-sn - glycéro diphytanoyl--3-phosphatidylcholine) lipide (p: v) dans ....

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Résultats

Optimisation de la composition de solution MPES
Différentes compositions de lipides et les solvants ont été testés pour reconstituer avec succès des membranes bicouches lipidiques de MPES. Le système MP avec un mélange de décane n- et hexadécane contenant 3% DPhPC 14 présentait un faible taux de réussite de la formation de membrane (~ 27%). De plus, comme le film de PDMS extrait en continu la solution lipidique.......

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Discussion

Notre technique de formation BLM fournit un outil puissant pour l’étude de la membrane cellulaire et des canaux ioniques, contrairement aux techniques conventionnelles qui ont un potentiel limité d’utilisation industrielle. Nous avons développé un précurseur membranaire à l’aide d’un film mince PDMS, et conçu un précurseur membranaire congelé avec auto-assemblage accéléré.

Contrairement aux méthodes conventionnelles de formation de membranes avec des films hydrophobes, où la formation de membr.......

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Ce travail a été soutenu par le programme Pioneer Research Center Program (NRF-2012-0009575) et les subventions de la National Research Foundation (NRF-2012R1A1B4002413, NRF-2014R1A1A2059341) de la National Research Foundation of Korea. Ce travail a également été partiellement soutenu par la bourse de recherche de l’Université Inha.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Chlorurede potassium Sigma-AldrichP9333Pour solution tampon
Tris-chlorhydrateSigma-Aldrich1185-53-1Pour solution tampon
Acide éthylènediaminetétraacétiqueSigma-Aldrich60-00-4Pour solution tampon
n-décaneSigma-Aldrich44074-UPour solution lipidique
HexadécaneSigma-Aldrich544-76-3Pour solution lipidique
SqualèneSigma-AldrichS3626Pour solution lipidique
Gramicidine ASigma-Aldrich11029-61-1Protéine membranaire
1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phosphocholineAvanti Polar Lipids, Inc.850356Pour la formation de membranes
Sylgard 184a et 184b kit élastromèreDow Corning AsiaPour produire un film mince PDMS
0.2 &mu ; m filterSatorius stedim16534----------KPour filtrer la solution tampon
RotatorFinePCRAGPour dissoudre les lipides de manière homogène
AutoclaveBiofreeBF-60ACPour stériliser la solution tampon
Spin coaterShinu MstSP-60PPour étaler le prépolymère PDMS
Dessiccateur sous videWelch2042-22Pour éliminer les bulles d’air en prépolymère PDMS
500 &mu ; m  ; poinçonHarris Uni-Core0.5Pour créer une ouverture sur la machine CNC à couche mince PDMS
PME négoceSME 2518Pour fabriquer une chambre de formation de membrane
Illuminateur à fibre optique halogèneMoticMLC-150CPour éclairer l’ouverture d’un film mince PDMS pour l’observation optique
Microscope numériqueBleu numériqueQX-5Pour observer optiquement la membrane bicouche lipidique Formation
ÉlectrodeA-M SystemsPour observer électriquement la formation
Amplificateur de microélectrodes (amplificateur Axopatch)Axon InstrumentsAxopatch 200B AmplifierPour mesurer la capacité de la membrane (décrit comme amplificateur de microélectrode dans le manuscrit)
de la membrane

Références

  1. Hanke, W., Schulue, W. Planar lipid bilayers: methods and applications. , Academic Press. (2012).
  2. Mirzabekov, T. A., Silberstein, A. Y., Kagan, B. L. Use of planar lipid bilayer membranes for rapid screening of membrane active compounds. Methods Enzymol. 294, 661-674 (1999).
  3. ....

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Réimpressions et autorisations

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