Summary
Processos de fabricação de iões lantanídeos magneticamente altamente responsivo quelantes polymolecular assemblies são apresentados. A resposta magnética é ditada pelo tamanho montagem, que é adaptado por extrusão através de membranas nanopore. As assembleias alignability magnética e temperatura induzido por alterações estruturais são monitoradas por medições de birrefringência, uma técnica complementar de ressonância magnética nuclear e a dispersão de nêutrons de ângulo pequeno.
Abstract
Bicelles são assemblies sintonizável disco-como polymolecular, formados a partir de uma grande variedade de misturas de lipídios. Aplicações variam estudos estruturais de membrana proteínas por ressonância magnética nuclear (NMR) aos desenvolvimentos nanotecnológicos, incluindo a formação de géis opticamente ativos e magneticamente comutáveis. Essas tecnologias exigem alto controle do tamanho da montagem, resposta magnética e resistência térmica. Misturas de 1,2-dimyristoyl -sn- glicero-3-fosfocolina (ácido) e os seus iões lantanídeos (Ln3 +) quelantes conjugado de fosfolípidos, 1,2-dimyristoyl -sn- glicero-3-fosfo-etanolamina-dietileno triaminepentaacetate ( DMPE-DTPA), montar em assemblies magneticamente altamente responsivos tais como ácido/DMPE-DTPA/Ln3 + (razão molar 4:1:1) bicelles. Introdução de colesterol (Chol-OH) e esteroides derivados nos resultados da bicamada em outro conjunto de módulos (assemblies) oferecendo propriedades físico-químicas únicas. Para uma composição de lipídios determinado, a alignability magnética é proporcional ao tamanho do bicelle. A complexação de Ln3 + resulta em respostas magnéticas sem precedentes em termos de magnitude e o alinhamento de direção. O thermo-reversível colapso das estruturas disco-como em vesículas após aquecimento permite alfaiataria de dimensões os assemblies por extrusão através de filtros de membrana com tamanhos definidos dos poros. Os magneticamente ajustável em bicelles são regenerados por resfriamento a 5 ° C, resultando em montagem dimensões definidas pelos precursores de vesículas. Neste documento, este processo de fabricação é explicado e a alignability magnética das assembleias é quantificada através de medições de birrefringência sob 5.5 T campo magnético. O sinal de birrefringência, provenientes da bicamada de fosfolípidos, mais permite o monitoramento de mudanças polymolecular que ocorrem na BICAMADA. Esta técnica simples é complementar experiências NMR, que são comumente empregadas para caracterizar bicelles.
Introduction
Bicelles são polymolecular de disco-como conjuntos obtidos de várias misturas de lipídios. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 são amplamente utilizados para a caracterização estrutural de membrana biomoléculas por espectroscopia RMN. 6 , 7 no entanto, os recentes esforços visam expandir o campo de aplicações possíveis. 5 , 8 , 9 o sistema bicelle mais estudado é composto por uma mistura de 1,2-dimyristoyl -sn- glicero-3-fosfocolina (ácido), que constituem a parte plana da Assembleia e 1,2-dihexanoyl -sn- glicero-3-fosfocolina (DHPC) fosfolipídeo cobrindo a borda. 1 , 2 , 3 a geometria molecular do compondo a BICAMADA de fosfolipídios ditar a arquitetura da estrutura de polymolecular Self montado. 4 , 5 substituir DHPC com DMPE-DTPA gera sistemas bicelle magneticamente altamente responsivo e ajustáveis. 10 , 11 ácido/DMPE-DTPA/Ln3 + (razão molar 4:1:1) bicelles associar com muitos mais íons lantanídeos paramagnético (Ln3 +) na superfície da bicamada, resultando em uma resposta magnética melhorada. 10 além disso, substituindo as moléculas hidrossolúveis de DHPC DMPE-DTPA/Ln3 + permite que a formação de bicelles resistente a diluição. 11
A alignability magnética das assembleias polymolecular planar é ditada pela sua energia magnética total,
(1)
onde B é a intensidade do campo magnético, 
o magnético constante, n o número de agregação e 
a anisotropia de susceptibilidade diamagnético molecular dos lipídeos compondo a BICAMADA. Portanto, a resposta do ácido/DMPE-DTPA/Ln3 + bicelles a campos magnéticos é costurada por seu tamanho (n número agregado) e o Δχ de anisotropia de susceptibilidade diamagnético molecular. Este último é prontamente alcançado alterando a natureza do Ln quelatadas3 +. 12 , 13 , 14 , 15 apresentando colesterol (Chol-OH) ou outros derivados de esteroides na BICAMADA oferece a possibilidade de ajuste tanto o agregado número n e o Δχ de susceptibilidade magnética dos assemblies. 11 , 16 , 17 , 18 , 19 para uma composição de lipídios determinado, maiores assemblies contêm lipídios mais capazes de contribuir para o Emag (maior agregação número n), resultando em mais ajustável em espécie. O tamanho do ácido/DHPC bicelles, por exemplo, convencionalmente é controlado através da otimização da composição lipídica ratio ou total concentração. 20 , 21 , 22 embora isso seja possível em ácido/DMPE-DTPA/Ln3 + bicelles, sua transformação de thermo-reversível de bicelle para vesículas sobre ofertas de aquecimento adicionou opções de alfaiataria. Meios mecânicos, tais como extrusão através de filtros de membrana permite a formação das vesículas. Os magneticamente ajustável em bicelles são regenerados em cima de refrigerar a 5 ° C e suas dimensões são ditadas de precursores da vesícula. 11 aquiem, focalizamos o potencial dos processos de fabricação mecânica com ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) ou ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) como sistemas de referência. O processo funciona de forma análoga ao trabalhar com outros Ln3 + do que Tm3 +. A vasta gama de possibilidades oferecidas por estas técnicas são destacadas na Figura 1 e amplamente discutido em outro lugar. 23
Figura 1: visão geral esquemática dos procedimentos de fabricação possível. Os estudados magneticamente ajustável em Ln3 + quelante polymolecular assemblies são compostas de qualquer ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) ou ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5). O filme lipídico seco é hidratado com um tampão de fosfato de 50 milímetros em um valor de pH de 7,4 e a concentração de lipídios total é de 15 mM. Uma eficaz hidratação do filme lipídico requer também congelar descongelar ciclos (FT) ou aquecimento e arrefecimento ciclos (H & C). H & C ciclos são necessários para regenerar as amostras após a última congelar descongelar passo ou para regenerar as amostras mantidas congeladas durante um período prolongado de tempo, se eles devem ser usados sem mais extrusão. Estas etapas são discutidas extensivamente por Isabettini et al. 23 polymolecular màxima ajustável em módulos (assemblies) é alcançados, entregando arquiteturas assembly diferente com base na composição lipídica. O tamanho de bicelle e alignability magnética é sintonizável por extrusão (Ext) através de filtros de membrana nanopore. O alinhamento apresentado fatores Af foram calculados a partir de padrões de dispersão (SANS) de nêutrons 2D ângulos pequenos de uma amostra de ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) extrudados através de 800, 400, 200 ou 100 nm poros. SANS medições são meios complementares de quantificar bicelle alinhamento que não será abordado em mais detalhes aqui. 11 , 16 o Af varia de -1 (dispersão de nêutrons paralelo ou alinhamento perpendicular da bicelles em relação a direção do campo magnético) como 0 para dispersão isotrópica.Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
A estrutura do bicelles tem sido estudada extensivamente por uma vasta gama de técnicas de caracterização. 13 o alinhamento de bicelles expostos a um campo magnético foi quantificado usando espectroscopia RMN ou experimentos de espalhamento (SANS) ângulo pequeno neutrão. 5 , 10 , 11 , 12 , 13 , 16 , 17 , 18 , 19 , 24 , 25 no entanto, o turno e o alargamento dos picos NMR ocorrem na presença de Ln3 + são sérias limitações para o método. 15 , 26 , 27 , 28 SANS embora experimentos não sofrem essa limitação, alternativa e técnicas mais acessíveis são desejáveis para quantificação de rotina de alinhamento magneticamente induzida de módulos (assemblies) em solução. Medições de birrefringência são uma alternativa viável e comparativamente simples. De forma análoga às experiências NMR, medições de birrefringência revelam informações valiosas sobre rearranjos de lipídios e fases de lipídios, ocorrendo na BICAMADA. Além disso, transformações geométricas, ocorrendo no assembly polymolecular com a mudança de condições ambientais, tais como a temperatura são monitoradas. 11 , 12 , 13 , 16 Δn′ birrefringência magneticamente induzida serviu para estudar vários tipos de sistemas de fosfolípidos. 13 , 29 , 30 medições de birrefringência, baseadas na técnica de modulação de fase em um campo magnético é um método viável para detectar a orientação de bicelles. 12 , 16 , 18 , 29 , 31 , 32 a possibilidade de investigar bicelles com birrefringência em altas campos magnéticos até 35 T também foi demonstrada por M. Liebi et al 13
Quando a luz polarizada entre um material anisotrópico, irá ser refratado em uma onda ordinária e extraordinária. 11 as duas ondas têm velocidades diferentes e são transferidas em fase por um δ de retardo. O grau de retardo δ é medido e convertido em um sinal de birrefringência 
para quantificar o grau de anisotropia no utilizando material
(2)
onde λ é o comprimento de onda do laser e d é a espessura da amostra. Fosfolipídios são opticamente anisotrópicos e seu eixo óptico coincide com seus eixos tempo moleculares, paralelamente as caudas de hidrocarbonetos. 11 , 12 sem atraso é medido se os fosfolípidos são orientados aleatoriamente na solução. Retardamento é medido quando fosfolípidos estão alinhados paralelamente uns aos outros. A birrefringência magneticamente induzida pode ter um sinal positivo ou negativo, dependendo da orientação das moléculas no campo magnético; consulte a Figura 2. Fosfolipídios alinhados paralelamente ao eixo x resultará em um negativo , enquanto que aqueles alinhados ao longo do eixo z positivo . Não birrefringência é observada quando o eixo ótico coincide com a direção de propagação de luz como o fosfolípido alinha paralelamente ao eixo y.
Figura 2: Alinhamento dos fosfolipídios e sinal correspondente a birrefringência magneticamente induzida 
. O sinal de que a medida varia de acordo com a orientação do phospholipid em campo magnético. Linhas tracejadas indicam o eixo óptico da molécula. A luz é polarizada a 45° e se propaga na direção y. O campo magnético B é na direção z. Esta figura foi modificada de M. Liebi. 11 por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
No caso de uma suspensão coloidal isotrópica de bicelles, a orientação induzida pelo arranjo dos fosfolipídios na BICAMADA serão perdida, zerando o δ de retardo. O bicelles também deve alinhar a fim de orientar os fosfolípidos opticamente ativos em seus bilayers, causando um retardo δ da luz polarizada. Consequentemente, birrefringência é uma ferramenta sensível para quantificar a alignability magnética das assembleias de polymolecular. Bicelles alinhados perpendicular ao campo magnético renderá um positivo , enquanto aqueles alinhados paralelamente renderá um negativo . O sinal varia de acordo com o alinhamento da instalação e pode ser verificado com uma amostra de referência.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. procedimento fabricação de ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) e ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) polymolecular assemblies
- Preparativos preliminares
- Lavagem do material de vidro por lavagem uma vez com etanol clorofórmio estabilizado (> 99% clorofórmio) e seque com ar comprimido.
- Produzir 2 10mg/mL distintas ações soluções de ácido e DMPE-DTPA em clorofórmio etanol-estabilizado (> 99% clorofórmio), uma solução de reserva de 10 mM de Chol-OH no clorofórmio etanol-estabilizado (> 99% clorofórmio) e uma solução stock de 10 mM de TmCl3 em metanol.
- Preparar um tampão de fosfato de 50 milímetros em um valor de pH de 7.4, misturando 0,121 g de sódio dihidrogeno fosfato di-hidratado e 0,599 g de di-sódio anidro fosfato de hidrogênio em 100 mL de ultrapura H2O.
- Preparação do filme lipídico seco
- Pese as quantidades necessárias de amphiphiles (ácido DMPE-DTPA e opcionalmente Chol-OH) e Ln3 + estoque soluções snap-copos de vidro de 3ml separado com uma seringa de vidro de 2,5 mL.
- Para um volume de amostra de 3 mL de ácido/DMPE-DTPA / Tm3 + (razão molar 4:1:1, concentração de lipídios totais de 15mm), pesar 3,6435 g da solução estoque de ácido, 1,4731 g de solução-mãe DMPE-DTPA e 0,7126 g de solução-mãe TmCl3 .
- Para um volume de amostra de 3 mL de ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5, concentração de lipídios totais de 15mm), pesar 2,9148 g da solução estoque de ácido, 1,4731 g de solução-mãe DMPE-DTPA, 1,0749 g de solução-mãe de Chol-OH e 0,7126 g de a solução-mãe TmCl3 .
Cuidado: Clorofórmio e metanol são tóxicos e voláteis à temperatura ambiente. Trabalhar sob uma coifa e prontamente prosseguir com as medições de massa.
- Transferi o conteúdo dos copos-pressão para um 25 mL redonda balão de fundo. Liberar cada snap-copo para o balão de fundo redondo com cerca de 2,5 mL do solvente correspondente.
- Remover o solvente sob vácuo num evaporador rotativo a 40 ° C. Ajustar a pressão inicial de 30 000 Pa até que a maioria do solvente for removido. Reduzir a pressão de 100 Pa e seco a amostra sob rotação por um período mínimo de 2 h. obtêm um filme uniforme lipídico seco nas paredes do recipiente de vidro.
- Coloque o filme lipídico seco durante 1 minuto sob um fluxo constante de argônio para evitar oxidação lipídica no ar e armazenar a amostra no freezer antes de reidratação.
- Pese as quantidades necessárias de amphiphiles (ácido DMPE-DTPA e opcionalmente Chol-OH) e Ln3 + estoque soluções snap-copos de vidro de 3ml separado com uma seringa de vidro de 2,5 mL.
- Hidratação do filme lipídico seco
- Adicione a 3 mL de tampão fosfato no balão de fundo redondo para atingir uma concentração de lipídios totais de 15 mM.
- Realizar um ciclo de congelamento-descongelamento (FT) mergulhando o frasco sob rotação em nitrogênio líquido, até que ele é completamente congelado (as paradas de nitrogênio líquido a ferver) e, em seguida, aqueça até 60 ° C de volta, colocando a amostra por 5 min em um banho de água, agitando o frasco continuamente auxiliar o processo de derretimento. Aplicar 30 s de utilização do Vortex antes de cada ciclo de congelamento quando a amostra é líquida para ajudar a hidratação do filme lipídico.
Nota: Nenhum filme lipídico deve ser visível nas paredes do balão após o segundo ciclo de descongelamento de congelar. - Repita 1.3.2 um total de cinco vezes. Feche o frasco com uma tampa para evitar evaporação desnecessária do buffer fosfato quando a amostra estiver quente. O protocolo pode ser pausado quando a amostra é congelada.
- Prossiga para dois de aquecimento e arrefecimento (H & C) ciclos para estabilizar a amostra sai a última etapa de congelamento, ou manter-se congelado por até dois meses. Aquecer a amostra de 40 ou 60 ° C para ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) ou ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5), respectivamente, antes de resfriamento a 5 ° C em 1 ° C/min. manter a amostra 5 min no máximo e mínimo temperaturas do ciclo.
- Agora, quer determinar o sinal de birrefringência da amostra em um campo magnético externo (etapa 2) ou mais extrude a amostra para adequar as dimensões de bicelle e alignability magnética (etapa 1.4).
Nota: Ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) amostras são compostas principalmente de bicelles com um diâmetro médio de hidrodinâmico DH de 70 nm, como revelado pela distribuição de números obtidos de medições de difusão dinâmica da luz (DLS) a 5 ° C. Estas amostras também contêm maior polymolecular assemblies, com uma média DH de 500 nm, como revelado por uma distribuição de intensidade. ÁCIDO/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) amostras são altamente polydisperse em tamanho com distribuições típicas de intensidade, revelando uma média DH de 700 nm, enquanto que as distribuições números revelam uma população dominada por menores bicelles na faixa de tamanho de 200 nm. Distribuições de tamanho mais detalhadas e crio imagens de microscopia eletrônica de transmissão destas amostras foram relatadas por Isabettini et al . 23
- Extrusão dos assemblies polymolecular.
- Monte a extrusora, conforme mostrado na Figura 3. Usar luvas e pinças com proteger os tubos de silicone para manipulação. Molhe o papel de filtro (5) com algumas gotas de tampão para permitir um posicionamento ideal do filtro de membrana (6). Verifique se que o papel tem sem dobras depois de colocar a junta tórica (7) na parte superior.
Nota: O processo de extrusão foi testado em filtros de membrana (6) com um diâmetro de poro de 800, 400, 200 e 100 nm; Veja a Figura 7. - Definir o banho de água a 40 ° C, de ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) amostras ou 60 ° C para ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) amostras garantir a formação das vesículas extrudable.
- Conectar a extrusora para uma garrafa de nitrogênio pressurizado usando um tubo de PVC de alta pressão (> 4 MPa) equipados com adaptadores serto e extrusão o material líquido através da membrana. 1 MPa de pressão é geralmente necessário para extrusão através de filtros de membrana (6) com um diâmetro de poro de 200 nm e acima. 1.5-2.5 MPa são necessários para os filtros de membrana menores (6) com um diâmetro dos poros de 100 nm.
Nota: Mudar o filtro de membrana se anormalmente altas pressões (> 2.5 MPa) são necessários para expulsar a amostra (este é o primeiro sinal de entupimento). - Abra a tampa (10) e inserir a amostra com uma pipeta de vidro de 2 mL. Em seguida, feche a tampa (10) e abra a válvula de pressão (12), mantendo o tubo de saída de amostra (2). Feche a válvula de pressão (12) após a conclusão do ciclo de extrusão, desabafar e continuar com o próximo ciclo.
Nota: Não deixe a amostra em contato muito tempo com o navio encamisado quente (8) para evitar a perda excessiva de amostra por evaporação.
- Monte a extrusora, conforme mostrado na Figura 3. Usar luvas e pinças com proteger os tubos de silicone para manipulação. Molhe o papel de filtro (5) com algumas gotas de tampão para permitir um posicionamento ideal do filtro de membrana (6). Verifique se que o papel tem sem dobras depois de colocar a junta tórica (7) na parte superior.
Figura 3: extrusora de laboratório usada para preparações bicelle e vesículas. A extrusora é montada de baixo acima: (1) montagem, (2) amostra coleta de espaço com um tubo de plástico saída de 2,4 mm (diâmetro interno) e o-Ring (3) e malha de estabilização (4) grande e pequena, (5) papel de filtro, os filtros de membrana (6), (7) o-Ring, vaso (8) encamisado, (9. ) top tampa com conexão de entrada e de pressão, válvula de pressão (12) capa (10), parafusos borboleta (11). Um esboço da extrusora montada é mostrado do lado direito. O nitrogênio (N2) é fornecido por um vaso de pressão e o vaso encamisado (9) é ligado a um banho de água para controle de temperatura. A amostra sofre 10 ciclos de extrusão para qualquer diâmetro de poro do filtro de membrana determinado (caminho de exemplo mostrado em azul). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
2. medições de birrefringência de ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) e ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) polymolecular módulos (assemblies).
- Construir e conectar-se a instalação de birrefringência, tal como apresentado na Figura 4 e fornecer energia para os respectivos elementos eletrônicos. Não coloque o PEM, a amostra e o segundo polarizador no caminho do laser nesta fase. Evite a detecção de luz laser volta-espalhadas por cobrir superfícies reflectoras, por exemplo alumínio espelho titulares, com papel preto.
- Ajustar os espelhos para maximizar a intensidade do laser para o detector, que é representado pela intensidade da corrente direta
obtido a partir do filtro passa-baixa na Figura 4B.
Cuidado: Use proteção ocular adequada ao ajustar os espelhos e consultar com um instrutor de segurança do laser se manipular lasers pela primeira vez. - Vire o primeiro polarizador linear cruzado (mantida perpendicular ao feixe de laser incidente) para maximizar a .
Figura 4: representação esquemática da instalação de birrefringência e conexões para os sinais óticos. A) um eletroímã supercondutor fornece 5,5 T campo magnético. A luz de um laser de diodo em 635 nm é polarizada por dois polarizadores cruzados. Um modulador fotoelástica PEM-90 opera em 50 KHz, com uma amplitude um0 de rad 2,405 e colocado entre os dois polarizadores. A amostra encontra-se no imã entre o PEM e o segundo polarizador. Non-polarização espelhos orientar a luz por meio de diferentes elementos e finalmente é detectado por um fotodetector. A primeira e a segunda harmônica 
e 
do sinal AC são monitorados, permitindo o cálculo do sinal birrefringência dando informações sobre o alignability magnético do Ln3 + quelantes polymolecular assemblies. A cubeta de amostra é conectada a um banho de água externa para controle de temperatura (azul). A temperatura da amostra é monitorada com uma sonda de temperatura (vermelha). B) o sinal do detector de foto é alimentado em um filtro passa-baixa ordem Sallen-chave com segundo (fonte de alimentação 24 V AC) com uma frequência de corte de 360 Hz através de ± 12 V DC cabo de alimentação braded (3). O filtro passa-baixa extrai o componente DC 
e o entrega para a interface para PC (4) através de cabo BNC 50 Ω. O sinal do detector de foto é entregue as dois amplificadores lock-in (que extrair a primeira e a segunda harmônica e ) através de um cabo Ω 50 BNC (1) & (2). As intensidades de harmônicas são detectadas por uma detecção de fase sensível. Por conseguinte, o sinal do PEM é usado como sinal de referência para os amplificadores lock-in (1f-saída do PEM dentro do primeiro fechamento-no amplificador e 2f-saída para o segundo, com BNC 50 Ω os cabos conectados). Os sinais de saída são entregues para a unidade de interface para PC através de cabos Ω de 50 BNC. Unidades de aquisição analógico PCP-AI-110 e PCP-CB-1 digitalizar o sinal que é transferido para o computador através de um cabo RS-232 para monitoramento. A sonda de temperatura tipo K também é ligada à unidade de interface para PC, onde unidades de aquisição analógico PCP-CB-3 e PCP-TC-120 digitalizar o sinal antes de transferi-lo para o computador através de um cabo RS-232 para monitoramento. C) imagens da instalação do esquemática apresentada em elementos chave B. são identificados com números correspondentes de 1 a 4. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Coloque o segundo polarizador linear cruzado perpendicular ao feixe de laser incidente, como indicado na Figura 4A. Minimizar o definindo o segundo polarizador em um ângulo de 90° em relação ao primeiro.
- Lugar do modulador fotoelástica (PEM) 0 ° entre os dois polarizadores lineares cruzados e perpendicular ao feixe de laser incidente como indicado na Figura 4A. Ajuste o PEM para uma frequência de 50 kHz e amplitude A0 para rad 2,405 como mostrado na Figura 5A. Isso faz com que o componente DC independente de birrefringência e impulsiona o .
Nota: O eixo óptico do PEM poderão ser sintonizado por alguns graus para manter uma constante no ar antes de medir qualquer amostra. - Espere por 1h depois de ligar o laser e equipamentos eletrônicos para estabilizar o sinal.
Nota: Há uma diferença de 2-3 ° C entre o registo da temperatura do banho de água e a temperatura da amostra.
Nota: O laser é dirigido para baixo, através da amostra e back-up o mesmo caminho a conta para efeitos de Faraday (ou seja, a rotação do plano de polarização da luz causada pelo campo magnético quando descer é cancelada quando vai sair na direção oposta).
e do sinal AC com dois amplificadores de fechamento-em. Auto fase os amplificadores lock-in pressionando o botão (2), mostrado na Figura 5B e ajustar a sensibilidade, como mostrado na Figura 5B (1). Certifique-se que não existem mais de quatro barras vermelhas sobre os amplificadores, conforme mostrado na Figura 5B (3) para evitar sobrecarga no sinal. Anote a sensibilidade independente para ambos os amplificadores de confinamento no programa Tesla_Magnet_Const_V092 , como mostrado na Figura 5 (8). O programa é fornecido como informação suplementar. através da equação 2, onde o atraso é calculado com
(3)onde
e 
são funções de Bessel do primeiro tipo, com 
e 
. 11 , 13 , 18 , 33 , 34 plotar o retardo no programa Tesla_Magnet_Const_V092, como mostrado na Figura 5 (4).Nota: O retardo fornecido pelo programa não deve ser usado para calcular o sinal de birrefringência se o bloquear em dois amplificadores não estiver operando com a mesma sensibilidade (ver passo 2.12). As intensidades de harmônicas conectadas
e tem que ser multiplicado pela sensibilidade dos amplificadores lock-in para obter as dimensões corretas. Além disso, o sinal de birrefringência, medido em um campo magnético deve ser normalizado subtraindo-se o sinal de birrefringência médio obtido em t 0.
Figura 5: ilustrações das configurações independentes e screenshots do programa. A) configurações do PEM: retardo 2,405 rad, comprimento de onda de 635 nm, frequência 50 Hz. White círculos indicam quais configurações para ser ativado (USR = retardo definido pelo usuário, LOC = modo local da operação). B) Lock-in configurações do amplificador. A sensibilidade (1) tem que ser selecionado antes de cada medição conforme exigido na etapa 2.11. Não deve haver mais de quatro barras vermelhas na tela (3) para evitar sobrecarga no sinal. Uma sobrecarga ocorre quando o led em (1) vermelho acende, tornando impossível a uma medição. Pressione o botão de fase de auto (2) antes de cada medição. C) Screenshots do programa Tesla_Magnet_Const_V092 fornecidos como informação suplementar. O programa permite o controle do campo magnético e a gravação de tudo o sinal saídas como uma função do tempo. A intensidade do campo magnético e a temperatura da amostra são plotadas em (1). A primeira e a segunda harmônica e do sinal AC medido pelas bloquear em dois amplificadores são plotadas em (2). A intensidade da corrente direta é plotado em (3). O retardo é calculado conforme descrito na etapa 2.13 e plotado em (4). A intensidade do campo magnético é definida em (5). A medição direta da temperatura gravada pelo termopar tipo K é apresentada em (6) e os sinais de saída (
e 
) em (7). Informações adicionais de amostra podem ser inseridas em (8), tais como a sensibilidade independente do nome de amostra, amplificadores, etc. Os dados podem ser registrados e exportados para um arquivo. txt fornecido em (9). Iniciar e parar a aquisição de dados com o botão de "START log" (10). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
O sinal de birrefringência de um não-extrudados ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) amostra foi monitorizada sob 5.5 T campo magnético durante um aquecimento e resfriamento ciclo de 5 a 40 ° C e volta a uma taxa de 1 ° C/min (Figura 6). Os resultados de birrefringência confirmaram alinhamentos magnéticos elevados a 5 ° C, com um valor de 1,5 x 10-5, duas vezes tão forte quanto os sistemas de extrusão relatados. 6 , 7 , 23 a Zeragem do sinal birrefringência acima o Tm de ácido a 24 ° C foi causado pela formação de vesículas não-ajustável. A aparência de movimento da fase líquida desordenada provocou grandes rearranjos nas assembleias polymolecular. Estes rearranjos são reversíveis thermo. Ajustável em espécie foram regenerado em cima de refrigerar abaixo Tm e o sinal de birrefringência seguiu a mesma tendência, como no aquecimento. Os picos distintos ocorrendo em torno de Tm marcam a substituição das assembleias ajustável em não-ajustável em vesículas. 23 a cinética lenta dos rearranjos moleculares com relação a aplicação de aquecimento e arrefecimento taxa de 1 ° C/min explicar por que os picos foram não sobrepostas. Em vez disso, ambos os picos começaram a Tm de ácido, sugerindo que os lipídios BICAMADA devem ter um certo grau de ordem para favorecer a formação de espécies ajustável.
Figura 6: Sinal de birrefringência em função da temperatura para um não-extrudados ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) amostra em cima (vermelho) de aquecimento e arrefecimento (azul) no 1 ° C/min. A amostra foi preparada seguindo os passos do protocolo 1 a 1.3.5. As medições de birrefringência foram realizadas seguindo o passo do protocolo 2. A intensidade do campo magnético foi Ramp até 5.5 T e a amostra foi mantida a 5 °, alcançar um sinal de birrefringência de 1,5 x 10-5 antes de prosseguir para o ciclo de aquecimento e resfriamento. A sinal de birrefringência baixa tendência a temperaturas acima de 35 ° C, onde não há alinhamento observou-se que a amostra foi composta unicamente de vesículas. Em cima de refrigerar, os bicelles foram regenerados e um sinal de birrefringência final de 7.2 x 10-6 foi alcançado em 5.5 T e 5 ° C. A intensidade do campo magnético foi Ramp até 0 T e a amostra foi mantida a 5 ° C. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Uma amostra de ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) foi hidratado após o aquecimento e arrefecimento procedimento na etapa 1.3.4 e posteriormente expulso vezes 10 a 60 ° C através de filtros de membrana de poros de diferentes tamanhos, consulte a etapa 1.4. A 60 ° C, a mistura de lipídios monta em vesículas, que são moldadas pelo processo de extrusão. 16 , 35 , 36 , 37 depois de completar a extrusão, os bicelles foram regenerados pelo resfriamento a 5 ° C e o diâmetro hidrodinâmico DH foi medido por DLS. A alignability magnética do bicelles foi avaliada a 5 ° C por computação da Af com SANS em 8 T e medindo-se o sinal de birrefringência em 5.5 T; Veja a Figura 7. O sinal de birrefringência foi obtido pelo campo até 5.5 T e volta para 0 T de rampa, conforme mostrado na Figura 7A. A birrefringência de pico ocorreu em 5.5 T onde esperava-se o maior grau de alinhamento de acordo com a equação 1. O diâmetro hidrodinâmico DH o bicelles foi reduzido para 220, 190, 106 e 91 nm por sucessivas extrusões através de membranas com poros de tamanhos de 100, 200, 400 e 800 nm respectivamente. A correspondente diminuição no alinhamento magnético foi confirmada pelo sinal de birrefringência decrescente e a redução em absoluto umf como se aproximava a zero em Figura 7B. Os resultados confirmaram a possibilidade de controlar bicelle tamanho e alinhamento magnético através de alfaiataria das vesículas por extrusão a 60 ° C e resfriamento para 5 ° C.
Figura 7: Alinhamento magnético de uma amostra de ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) extrudado através de filtros de membrana de várias dimensões de poros. A) Δn′ de sinal birrefringência em função da força do campo magnético B quando ramping acima e para baixo para a amostra extrudada através de 800 nm de poros. A birrefringência de pico foi alcançada em 5.5 T de acordo com a equação 1. Este valor máximo birrefringência é relatado em B). A mesma amostra foi extrudada através de 400 nm de poros. O alinhamento magnético foi avaliado por ambas as medições de birrefringência (quadrados pretos) em 5,5 T (de forma análoga ao que foi feito para a etapa anterior de extrusão na) e pelo cálculo dos fatores de alinhamento umf (círculos vermelhos) em 8 T plotado como uma função da hidrodinâmico diâmetro DH obtidos por DLS. O alinhamento magnético foi avaliado de forma análoga na mesma amostra extrudada através de 200 nm de poros e uma vez após a extrusão através de 100 nm de poros. Todas as medições foram realizadas a 5 ° C. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Um relato detalhado de como as medições de birrefringência foram usadas em combinação com SANS experimentos para avaliar métodos para gerar magneticamente altamente responsivo Ln3 + quelantes fosfolipídios assemblies é em Isabettini et al . 23 os protocolos de fabricação proposto também são aplicáveis para assemblies compostos os mais fosfolipídios DPPC e DPPE-DTPA ou para aqueles que contêm derivados de esteroides quimicamente modificados em sua BICAMADA. 11 , 12 , 17 , 18 , 19 a única exigência é que a amostra é aquecida a temperaturas suficientemente altas em etapas 1.3.2 e 1.3.3, 1.3.4 1.4.2. As temperaturas devem permitir que os lipídios BICAMADA entrar uma fase líquida desordenada, garantindo hidratação ideal da regeneração lipídico seco filme ou amostra. DPPC/DPPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) módulos (assemblies), por exemplo, precisa ser aquecidos acima da temperatura de transição de fase do DPPC a 42 ° C, enquanto o sistema análogo ácido-base deve ser aquecido acima de 24 ° C. Uma temperatura suficientemente elevada também é indispensável para garantir a formação de vesículas extrudable, ocorrendo quando a bicamada lipídica está em um estado desordenado na etapa 1.4. Os ciclos de gelo-degelo na etapa 1.3.2 podem ser totalmente substituídos por H & C ciclos. 23 no entanto, a amostra precisa de mais tempo para hidratar totalmente o filme lipídico com este procedimento e deve ser vortexed 20 min quando no 5 ° C e 2 min quando a 60 ° C. H adicional & C ciclos são executados se os elementos do filme lipídico seco ainda são observados nas paredes do recipiente de vidro.
Os Tm3 + quelantes bicelles apresentados no presente protocolo alinhar perpendicular à direção do campo magnético. Esta direção de alinhamento origina-se a grande susceptibilidade magnética positiva de Tm3 +. 11 , 14 outros íons lantanídios como Dy3 + e3 + Yb também podem ser aplicados. 11 , 13 , 19 a anisotropia magnética diferente do Ln3 + oferece meios adicionais de alfaiataria o alinhamento magnético do bicelles. Por exemplo, Dy3 + aumenta a susceptibilidade magnética intrinsecamente negativa dos fosfolípidos da bicamada, resultando em um alto grau de alinhamento da bicelles paralela à direção do campo magnético. 13 esta mudança na direção de alinhamento é detectada por uma mudança de sinal tanto o sinal de birrefringência e os fatores de alinhamento computados de 2D anisotrópica SANS padrões. É importante notar que a susceptibilidade magnética não é exclusivamente ditada pela natureza química do Ln3 + mas pela geometria quelato do Ln3 +-complexo de fosfolípidos. 19 , 38 a susceptibilidade magnética pode ser projetada por sintetizar diferentes Ln3 + quelantes fosfolipídeo headgroups, definindo a resposta magnética dos assemblies resultantes. 38
Cada amostra é opticamente diferente consoante a natureza dos lipídeos que constituem empregadas. Monitoramento de turbidez da amostra em função da temperatura é um método complementar para avaliar a temperatura induzido por transformações estruturais nas assembleias. Embora estas medições são normalmente realizadas na ausência de um campo magnético em um espectrofotômetro, monitorando a intensidade de corrente do laser com a configuração proposta neste documento oferece as mesmas informações na presença de um magnético campo. 11 , 16 o ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) as amostras são geralmente menos turvas do que seus Chol-OH contendo ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 16:4:5:5) equivalentes a 5 ° C. Amostras, assemelhando-se a água a 5 ° C não são geralmente ajustável em um campo magnético. Na temperatura, as duas amostras de olhar transparente porque o ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) as amostras estão em uma fase de transição entre bicelles e vesículas e grandes furos concêntricos aparecem na ácido/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + bicelles (razão molar 16:4:5:5). 11 , 16 , 23 o estado de transição de bicelles de vesículas em ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) também é acompanhada de um aumento na viscosidade da amostra à temperatura ambiente. Esta mudança de temperatura-dependente em turbidez dificulta escolher a certa sensibilidade na etapa 2.11. Se a sensibilidade é ajustada demasiado alto numa amostra turva a 5 ° C, a natureza mais transparente da amostra no aquecimento pode causar uma sobrecarga dos amplificadores. Além disso, amostras altamente turvas aumentarão consideravelmente a relação sinal ruído e podem não ser adequadas para medições de birrefringência. A luz do laser deve ser capaz de atravessar a amostra, a fim de ser detectado.
Amostras non-extrudados são sempre mais turva e têm a tendência de agregação sobre armazenamento de curto prazo na geladeira. Não obstante, as magneticamente responsivos amostras prontamente são regeneradas com H & ciclo C. Non-extrudados amostras também podem ser armazenadas em estado congelado e prontamente regenerado por H & C ciclos. Amostras de extrudados são mantidas na geladeira e geralmente medidas em uma semana após a preparação da amostra. Nenhum relatório de estudos sobre o armazenamento prolongado de espécies extrudados em um líquido ou um estado congelado. Portanto, a distribuição de tamanho das assembleias obtidos de extrusão não pode ser garantida durante um armazenamento prolongado.
Analogamente a qualquer sistema de bicelle, esses assemblies magneticamente ajustável em planar só existem em um intervalo definido de composição lipídica e concentração. Alterar as proporções de lipídios resultará em arquiteturas de assembly diferente, incluindo a formação de micelas, fitas e vesículas. 5 , 11 , 16 , 18 , 20 a concentração de tampão fosfato e pH na etapa 1.1.3 desempenha um papel crucial na formação do bicelles e sua resposta magnética. O buffer define as interações físico-químicas que regem o ambiente hidrofílico cercando os assemblies de polymolecular. Concentrações de tampão resultam em arquiteturas de assembly diferente, enquanto altas concentrações causam precipitação devido a uma triagem de excesso de carga e agregação de amostra.Sob condições ácidas, com valores de pH entre 3 e 4, as partes de ácido carboxílico servindo como ligantes no DMPE-DTPA/Ln3 + complexo são protonados. Isso resulta na destruição das assembleias polymolecular magneticamente responsivo, observado por agregação e precipitação na amostra. O magneticamente responsivo Ln3 + polymolecular módulos (assemblies) têm uma resistência razoável para valores de pH mais básicos. No entanto, ácido/DMPE-DTPA/Tm3 + (razão molar 4:1:1) bicelles foram mostrados para quebrar acima em micelas em valores de pH de 12,9. 11 as amostras nunca devem ser expostas a água da torneira ou outros sais. Qualquer outro íon irá perturbar o Ln3 + quelantes processo ou resultar em agregação das assembleias devido à triagem de carga. Para SANS medições, o buffer é preparado conforme descrito na etapa 1.1.3 em D2O em vez de ultrapura H2O. Note que a leitura do medidor de pH será 7.0 (correspondente a um valor de pD de 7.4).
As transformações estruturais ocorrem em conjuntos de polymolecular sujeito a um aquecimento e resfriamento ciclo são reversíveis thermo. Portanto, o sinal final birrefringência a 5 ° C deve ser o mesmo que antes o ciclo de temperatura. 11 , 16 se o sinal de birrefringência é maior após o ciclo, a amostra não foi corretamente regenerada na etapa 1.3.4. Isso geralmente ocorre em amostras armazenadas por um período prolongado de tempo. Um sinal de birrefringência baixo após o ciclo de temperatura, como observado na Figura 6 indica um problema na configuração do experimental. Mais comumente, o trajeto da luz do laser foi perturbado por espalhamento de volta ou outro objeto. Isto é especialmente problemático com a sonda de temperatura inserida diretamente da amostra (ver passo 2.8) que deve ser colocado como para não interferir com o caminho direto da luz do laser. Um caminho de luz perturbado provoca uma diminuição da , um sinal ruidoso, e/ou picos anormais nas curvas temperatura birrefringência. Por exemplo, o pico ocorrendo no aquecimento a cerca de 35 ° C na Figura 6 foi causado pela expansão dos tubos do water-cooling para o caminho direto da luz do laser. O sinal de birrefringência pode não ser confiável desse ponto em diante. Embora a forma geral da curva de resfriamento foi normal, o menor sinal de birrefringência obtido a 5 ° C foi causado por interferência.
Os valores de birrefringência obtidos seguindo este protocolo não são absolutos e são usados para comparar amostras entre si. Para comparação com valores de literatura, uma calibração com um sistema de referência é necessária. Por exemplo, o sinal de retardo a medida varia de acordo com o alinhamento de afinação e pode ser controlado com tolueno, que tem uma constante de Cotton-Mouton de 3.27 × 10−9 T− 2. 39 , 40
O sinal de birrefringência provenientes de alterações no alinhamento magnético da amostra pode ser dissociado do sinal causado por rearranjos moleculares na BICAMADA. Fatores de alinhamento computado da SANS 2D anisotrópica padrões obtidos sob um campo magnético só são influenciados pelo alinhamento das assembleias polymolecular em massa. Os dois métodos são complementares e permitem a dissociação das contribuições para o sinal de birrefringência. A configuração de birrefringência proposto poderia ser aperfeiçoada ao dividir o feixe de laser, permitindo o monitoramento simultâneo de amostras com e sem exposição ao campo magnético externo. Os resultados de birrefringência obtidos para a amostra no campo magnético podem ser normalizados pelo sinal obtido para a amostra em 0 T, representando efetivamente o plano de fundo.
Medições de birrefringência não estão limitadas a quantificar o alinhamento magnético do bicelles. Macio-materiais numerosos geram um sinal de birrefringência devido a ordenação de sua estrutura interna. A configuração proposta permite monitorar a birrefringência de tais materiais em função da temperatura, com ou sem um campo magnético externo. Fibras de organogel antraceno, vermiforme micelas sob fluxo, celulose nanocristalina e fibrilas de amiloide-Fe3O4 são alguns exemplos cujo comportamento de birrefringência foi avaliado com êxito com a configuração proposta. 29 , 30 , 32 , 41
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Os autores não têm nada para divulgar.
Acknowledgments
Os autores reconhecem o Swiss National Science Foundation para financiamento SMhardBi (projeto número 200021_150088/1). Os experimentos SANS, foram realizados na fonte de neutrões de espalação suíço SINQ, Paul Scherrer Instute, Villigen, Suíça. Os autores agradecer vivamente o Dr. Joachim Kohlbrecher de sua orientação com os experimentos SANS. A instalação de medição de birrefringência sob altas campos magnéticos foi inspirada a configuração existente no alto-campo magnético laboratório HFML, Nijmegen, Países Baixos. Agradecemos a Bruno Pfister por sua ajuda no desenvolvimento da eletrônica da instalação do birrefringência, Jan Corsano e Daniel Kiechl para construir as estruturas que permitem o alinhamento fino e superficial do laser e Dr. Bernhard Koller para suporte técnico contínuo.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC) | Avanti Polar Lipids | 850345P | >99% |
| 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-ethanolamine-diethylene triaminepentaacetate acid hexammonium salt (DMPE-DTPA) | Avanti Polar Lipids | 790535P | >99% |
| Thulium(III) chloride | Sigma-Aldrich | 439649 | anhydrous, powder, 99.9% trace metals basis |
| Dysprosium(III) chloride | Sigma-Aldrich | 325546 | anhydrous, powder, 99.9% trace metals basis |
| Ytterbium(III) chloride | Sigma-Aldrich | 439614 | anhydrous, powder, 99.9% trace metals basis |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | 319988 | contains ethanol as stabilizer, ACS reagent, ≥99.8% |
| Methanol | Sigma-Aldrich | 34860 | ≥99.9% |
| Cholesterol | Amresco | 433 | Ultra pure grade |
| D2O | ARMAR chemicals | 1410 | 99.8 atom % D |
| Ultrapure water | Millipore | Synergy pak2 (SYPK0SIX2), Millipack GP (MPGP02001) | |
| electronic pH meter | Metrohm | 17440010 | |
| Whatmann Nuclepore 25 mm 100nm membrane filter | VWR | 515-2028 | |
| Whatmann Nuclepore 25 mm 200nm membrane filter | VWR | 515-2029 | |
| Whatmann Nuclepore 25 mm 400nm membrane filter | VWR | 515-2030 | |
| Whatmann Nuclepore 25 mm 800nm membrane filter | VWR | 515-2032 | |
| Whatmann Filter paper | VWR | 230600 | |
| 25 ml round bottom flask | VWR | 201-1352 | 14/23 NS |
| 3 ml glass snap-cup | VWR | 548-0554 | ND18, 18x30mm |
| 2.5 ml glass syringe | Hamilton | ||
| Sodium dihydrogen phosphate dihydrate | Merk | 1.06342 | Salt used to make phosphate buffer |
| di-Sodium hydrogen phosphate | Merk | 1.06586 | Salt used to make phosphate buffer |
| Liquid Nitrogen | Carbagas | - | |
| Pressurized Nitrogen gas | Carbagas | - | 200 bar bottle |
| Lipid Extruder 10 ml | Lipex | - | Fully equipped with thermobarrel |
| High-pressure PVC tube | GR NETUM | - | must resist more than 4 MPa |
| Serto adaptors | Sertot | - | |
| Nitrile gloves | VWR | - | |
| 2 ml glass pipettes | VWR | 612-1702 | 230 mm long |
| Diode Laser | Newport | LPM635-25C | |
| DSP Dual Phase Lock-in Amplifier | SRS | SR830 | |
| Photodiode Detector | Silonex Inc. | SLSD-71N5 | 5mm2, Silicon, photo-conductive |
| 5.5 T Cryogenic Magnetic | Cryogenic/Oerlikon AG | - | 12 bar He-cooled. RW4000/6000 compressor, RGD 5/100 TA cryo-head |
| Second order low pass filter | home-built | - | Linear power supply 24V DC, second order, Sallen Key, cut-off frequency 360 Hz, +/- 12V, max 10 mA |
| Photoelastic modulator | Hinds instruments | PEM-90 | |
| Glan-Thompson Calcite Polarizer | Newport | 10GT04 | 25.4mm diameter |
| Quartz sample cuvette | Hellma | 165-10-40 | temperature controlled cell, 0.8 ml, 10mm path length |
| Temperature probe | Thermocontrol | - | Type K, 0.5mm diameter, Thermocoax |
| Non-polarizing mirrors | Newport | 50326-1002 | 25.4mm |
| RS 232 cables | National Instruments | 189284-02 | For Connecting to the RS-232 Port on the front of Compact FieldPoint Controllers |
| BNC 50 Ω cable and connectors | National Instruments | 763389-01 | |
| cFP-AI-110 | National Instruments | 777318-110 | 8-Channel Analog Voltage and Current Input Module for Compact FieldPoint |
| cFP-CB-1 | National Instruments | 778618-01 | Integrated Connector Block for Wiring to Compact FieldPoint I/O |
| cFP-CB-3 | National Instruments | 778618-03 | Integrated Isothermal Connector Block for Wiring Thermocouples to the cFP-TC-120 Module |
| cFP-TC-120 | National Instruments | 777318-120 | 8-Channel Thermocouple Input Module for Compact FieldPoint |
| cFP-1804 | National Instruments | 779490-01 | Ethernet/Serial Interface for NI Compact FieldPoint |
| LabView 2010 | National Instruments | - | |
| Industrial power supply | Traco Power | TCL 060-124 | 100-240V AC |
| Waterbath | Julabo | FP40-HE | refrigerated/Heating Circulator |
References
- Sanders, C. R., Hare, B. J., Howard, K. P., Prestegard, J. H. Magnetically-oriented phospholipid micelles as a tool for the study of membrane-associated molecules. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 26, 421-444 (1994).
- Glover, K. J., et al. Structural evaluation of phospholipid bicelles for solution-state studies of membrane-associated biomolecules. Biophys. J. 81 (4), 2163-2171 (2001).
- Katsaras, J. H. T. A., Pencer, J., Nieh, M. -P. "Bicellar" lipid mixtures as used in biochemical and biophysical studies. Naturwissenschaften. 92 (8), 355-366 (2005).
- Sanders, C. R., Prosser, R. S. Bicelles: a model membrane system for all seasons? Structure. 6 (10), 1227-1234 (1998).
- Dürr, U. H. N., Soong, R., Ramamoorthy, A. When detergent meets bilayer: birth and coming of age of lipid bicelles. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 69, 1-22 (2013).
- Dürr, U. H. N., Gildenberg, M., Ramamoorthy, A. The magic of bicelles lights up membrane protein structure. Chem. Rev. 112, 6054-6074 (2012).
- Ujwal, R., Abramson, J. High-throughput crystallization of membrane proteins using the lepidic bicelle method. J. Vis. Exp. (59), (2012).
- Barbosa-Barros, L., et al. Bicelles: lipid nanostructured platforms with potential dermal applications. Small. 6, 807-818 (2012).
- Lin, L., et al. Hybrid bicelles as a pH-sensitive nanocarrier for hydrophobic drug delivery. RSC Adv. 6, 79811-79821 (2016).
- Beck, P., et al. Novel type of bicellar disks from a mixture of DMPC and DMPE-DTPA with complexed lanthanides. Langmuir. 26 (8), 5382-5387 (2010).
- Liebi, M. Tailored phospholipid bicelles to generate magnetically switchable material. , ETH Zürich. Switzerland. PhD Thesis n° 21048, ISBN 978-3-905609-55-4 (2013).
- Liebi, M., et al. Magnetically enhanced bicelles delivering switchable anisotropy in optical gels. ACS. Appl. Mater. Interfaces. 6 (2), 1100-1105 (2014).
- Liebi, M., et al. Alignment of bicelles studied with high-field magnetic birefringence and small-angle neutron scattering measurements. Langmuir. 29, 3467-3473 (2013).
- Prosser, R. S., Hwang, J. S., Vold, R. R. Magnetically aligned phospholipid bilayers with positive ordering: a new model membrane system. Biophys J. 74, 2405-2418 (1998).
- Prosser, R. S., Bryant, H., Bryant, R. G., Vold, R. R. Lanthanide chelates as bilayer alignment tools in NMR studies of membrane-associated peptides. J. Magn. Reson. 141, 256-260 (1999).
- Liebi, M., Kohlbrecher, J., Ishikawa, T., Fischer, P., Walde, P., Windhab, E. J. Cholesterol increases the magnetic aligning of bicellar disks from an aqueous mixture of DMPC and DMPE-DTPA with complexed thulium ions. Langmuir. 28 (29), 10905-10915 (2012).
- Liebi, M., et al. Cholesterol-diethylenetriaminepentaacetate complexed with thulium ions integrated into bicelles to increase their magnetic alignability. J. Phys. Chem. B. 117 (47), 14743-14748 (2013).
- Isabettini, S., et al. Tailoring bicelle morphology and thermal stability with lanthanide-chelating cholesterol conjugates. Langmuir. 32, 9005-9014 (2016).
- Isabettini, S., et al. Mastering the magnetic susceptibility of magnetically responsive bicelles with 3β-Amino-5-Cholestene and complexed lanthanide ions. Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 10820-10824 (2017).
- De Angelis, A. A., Opella, S. J. Bicelle samples for solid-state NMR of membrane proteins. Nat. Protoc. 2 (10), 2332-2338 (2007).
- Son, W. S., et al. "Q-Titration" of long-chain and short-chain lipids differentiates between structured and mobile residues of membrane proteins studied in bicelles by solution NMR spectroscopy. J. Magn. Reson. 214, 111-118 (2012).
- Avanti Polar Lipids Inc. Bicelle Preparation. , Available from: https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation/bicelle-preparation (2017).
- Isabettini, S., et al. Methods for Generating Highly Magnetically Responsive Lanthanide-Chelating Phospholipid Polymolecular Assemblies. Langmuir. 33, 6363-6371 (2017).
- Nieh, M. -P., Glinka, C. J., Krueger, S., Prosser, R. S., Katsaras, J. SANS study on the effect of lanthanide ions and charged lipids on the morphology of phospholipid mixtures. Biophysical Journal. 82 (5), 2487-2498 (2002).
- Watts, A., Spooner, P. J. R. Phospholipid phase transitions as revealed by NMR. Chem. Phys. Lip. 57, 195-211 (1991).
- Bleaney, B. Nuclear magnetic-resonance shifts in solution due to lanthanide ions. J. Magn. Reson. 8, 91-100 (1972).
- Prosser, R. S., Volkov, V. B., Shiyanovskaya, I. V. Solid-state NMR studies of magnetically aligned phospholipid membranes: taming lanthanides for membrane protein studies. Biochem. Cell Biol. 76, 443-451 (1998).
- Prosser, R. S., Volkov, V. B., Shiyanovskaya, I. V. Novel chelate-induced magnetic alignment of biological membranes. Biophys. J. 75, 2163-2169 (1998).
- Shklyarevskiy, I. O., et al. Magnetic alignment of self-assembled anthracene organogel fibers. Langmuir. 21, 2108-2112 (2005).
- Christianen, P. C. M., Shklyarevskiy, I. O., Boamfa, M. I., Maan, J. C. Alignment of molecular materials in high magnetic fields. Physica B: Condens. Matter. 346, 255-261 (2004).
- Maret, G., Dransfeld, K. Biomolecules and polymers in high steady magnetic fields. Top. App. Phys. 57, 143-204 (1985).
- Gielen, J. C., Shklyarevskiy, I. O., Schenning, A. P. H. J., Christianen, P. C. M., Maan, J. C. Using magnetic birefringence to determine the molecular arrangement of supramolecular nanostructures. Sci. Tech. Adv. Mater. 10 (1), 014601 (2009).
- Shklyarevskiy, I. O. Deformation and ordering of molecular assemblies in high magnetic fields. , Nijmegen University. The Netherlands. PhD Thesis, ISBN 90-9018956-4 (2005).
- Fuller, G. G. Optical rheometry of complex fluids. , Oxford University Press. NY. (1995).
- Walde, P., Cosentino, K., Engel, H., Stano, P. Giant vesicles: preparations and applications. ChemBioChem. 11, 848-865 (2010).
- Avanti Polar Lipids Inc. Liposome Preparation. , Available from: https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation (2017).
- Avanti Polar Lipids Inc. Preparing Large, Unilamellar Vesicles by Extrusion (LUVET). , Available from: https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation/luvet (2017).
- Isabettini, S., et al. Molecular engineering of lanthanide ion chelating phospholipids generating assemblies with a switched magnetic susceptibility. Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 20991-21002 (2017).
- Battaglia, M. R., Ritchie, G. L. D. Molecular magnetic anisotropies from the Cotton-Mouton effect. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2. 73 (2), 209-221 (1977).
- Sprunt, S., Nounesis, G., Litster, J. D., Ratna, B., Shashidhar, R. High-field magnetic birefringence study of the phase behavior of concentrated solutions of phospholipid tubules. Phys. Rev. E. 48 (1), 328-339 (1993).
- Zhao, J., et al. Continuous paranematic ordering of rigid and semiflexible amyloid-Fe3O4 hybrid fibrils in an external magnetic field. Biomacromolecules. 17 (8), 2555-2561 (2016).
