अत्यधिक चुंबकीय उत्तरदायी lanthanide आयन chelating polymolecular सभाओं के लिए निर्माण प्रक्रियाओं प्रस्तुत कर रहे हैं । चुंबकीय प्रतिक्रिया विधानसभा आकार, जो ट्विटर झिल्ली के माध्यम से बाहर निकालना द्वारा सिलवाया है द्वारा तय की है । ‘ विधानसभाओं चुंबकीय संरेखण और तापमान प्रेरित संरचनात्मक परिवर्तन birefringence माप, परमाणु चुंबकीय अनुनाद और छोटे कोण न्यूट्रॉन तितर बितर करने के लिए एक मानार्थ तकनीक द्वारा निगरानी कर रहे हैं ।
Bicelles लिपिड मिश्रण की एक बड़ी विविधता से गठन polymolecular सभाओं की तरह स्वरित्र डिस्क रहे हैं । अनुप्रयोगों ऑप्टिकली सक्रिय और चुंबकीय स्विच जैल के गठन सहित nanotechnological घटनाओं के लिए परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) द्वारा झिल्ली प्रोटीन संरचनात्मक अध्ययन से लेकर । इस तरह की प्रौद्योगिकियों विधानसभा आकार, चुंबकीय प्रतिक्रिया और थर्मल प्रतिरोध के उच्च नियंत्रण की आवश्यकता है । 1, 2 का मिश्रण-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC) और इसका lanthanide आयन (Ln3 +) chelating फॉस्फोलिपिड संयुग्म, 1, 2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-ethanolamine-diethylene triaminepentaacetate ( DMPE-DTPA), DMPC/DMPE-DTPA/Ln3 + (दाढ़ अनुपात 4:1:1) bicelles के रूप में अत्यधिक चुंबकीय उत्तरदायी सभाओं में इकट्ठा । bilayer परिणामों में कोलेस्ट्रॉल (चौल-OH) और स्टेरॉयड डेरिवेटिव का परिचय अद्वितीय फिजिको-रासायनिक गुणों की पेशकश विधानसभाओं के एक अन्य सेट में । एक दी लिपिड संरचना के लिए, चुंबकीय संरेखण bicelle आकार के लिए आनुपातिक है । Ln के परिसर में3 + दोनों परिमाण और संरेखण दिशा के संदर्भ में अभूतपूर्व चुंबकीय प्रतिक्रियाओं में परिणाम । हीटिंग पर बुलबुले में डिस्क की तरह संरचनाओं के तापमान प्रतिवर्ती पतन परिभाषित ताकना आकार के साथ झिल्ली फिल्टर के माध्यम से बाहर निकालना द्वारा विधानसभाओं के आयामों की सिलाई की अनुमति देता है । चुंबकीय संरेखित bicelles 5 डिग्री सेल्सियस, पुटिका पुरोगामी द्वारा परिभाषित विधानसभा आयामों में जिसके परिणामस्वरूप के लिए ठंडा द्वारा पुनर्जीवित कर रहे हैं । इस के साथ साथ, इस निर्माण प्रक्रिया और समझाया है विधानसभाओं के चुंबकीय संरेखण एक ५.५ टी चुंबकीय क्षेत्र के तहत birefringence माप द्वारा मात्रा है । birefringence संकेत, फॉस्फोलिपिड bilayer से उत्पंन, आगे bilayer में होने वाली polymolecular परिवर्तन की निगरानी सक्षम बनाता है । यह सरल तकनीक एनएमआर प्रयोगों है कि सामांयतः bicelles विशेषताएं करने के लिए कार्यरत है के लिए पूरक है ।
Bicelles डिस्क की तरह polymolecular विधानसभाओं कई लिपिड मिश्रण से प्राप्त कर रहे हैं । 1 , 2 , 3 , 4 , 5 वे व्यापक रूप से एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा झिल्ली के संरचनात्मक लक्षण वर्णन के लिए उपयोग किया जाता है । ६ , 7 हालांकि, हाल के प्रयासों के लिए संभव अनुप्रयोगों के क्षेत्र का विस्तार उद्देश्य । 5 , 8 , 9 सबसे अधिक अध्ययन किया bicelle प्रणाली 1 का एक मिश्रण से बना है, 2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC), विधानसभा के planar भाग का गठन, और 1, 2-dihexanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DHPC) फॉस्फोलिपिड कवर एज । 1 , 2 , 3 bilayer रचना फॉस्फोलिपिड की आणविक ज्यामिति स्वयं इकट्ठे polymolecular संरचना की वास्तुकला हुक्म चलाना । 4 , DMPE के साथ DHPC की जगह 5 -DTPA अत्यधिक चुंबकीय उत्तरदायी और स्वरित्र bicelle प्रणालियों उत्पन्न करता है. 10 , 11 DMPC/DMPE-DTPA/Ln3 + (दाढ़ अनुपात 4:1:1) bicelles की सतह पर कई और अधिक paramagnetic lanthanide आयनों (ln3 +) के साथ एसोसिएट, एक बढ़ाया चुंबकीय प्रतिक्रिया में जिसके परिणामस्वरूप । 10 इसके अलावा, DMPE-DTPA/Ln3 + के साथ पानी में घुलनशील DHPC अणुओं की जगह कमजोर पड़ने वाली प्रतिरोधी bicelles के गठन में सक्षम बनाता है । 11
planar polymolecular सभाओं की चुंबकीय संरेखण उनके समग्र चुंबकीय ऊर्जा द्वारा तय किया जाता है,
1)
जहाँ बी चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत है, चुम्बकीय स्थिरांक, एन एकत्रीकरण संख्या और आणविक diamagnetic झेलते हुए anisotropy का रक्तदाब रचना bilayer. इसलिए, DMPC/DMPE-DTPA/Ln3 + bicelles के लिए चुंबकीय क्षेत्र की प्रतिक्रिया उनके आकार (कुल संख्या n) और आणविक diamagnetic संवेदनशीलता anisotropy Δχ द्वारा सिलवाया है । बाद आसानी से chelated Ln की प्रकृति को बदलने के द्वारा हासिल की है3 +। 12 , 13 , 14 , 15 शुरू कोलेस्ट्रॉल (चौल-OH) या bilayer में अंय स्टेरॉयड डेरिवेटिव दोनों कुल संख्या एन और विधानसभाओं के चुंबकीय संवेदनशीलता Δχ ट्यूनिंग की संभावना प्रदान करता है । 11 , 16 , 17 , 18 , 19 एक दिया लिपिड संरचना के लिए, बड़े विधानसभाओं और अधिक संरेखित प्रजातियों में जिसके परिणामस्वरूप, ईपत्रिका (बड़ा समग्र संख्या n) में योगदान करने में सक्षम अधिक लिपिड होते हैं । DMPC/DHPC bicelles के आकार, उदाहरण के लिए, पारंपरिक रचना लिपिड अनुपात या कुल एकाग्रता के अनुकूलन के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है । 20 , 21 , 22 हालांकि इस DMPC में संभव है/DMPE-DTPA/Ln3 + bicelles, हीटिंग पर बुलबुले के लिए bicelle से उनके थर्मामीटरों-प्रतिवर्ती परिवर्तन प्रदान की गई है सिलाई विकल्प । झिल्ली फिल्टर के माध्यम से बाहर निकालना के रूप में यांत्रिक साधन बुलबुले के आकार देने की अनुमति देता है । चुंबकीय संरेखित bicelles 5 डिग्री सेल्सियस के लिए ठंडा करने पर पुनर्जीवित कर रहे है और उनके आयामों पुटिका पुरोगामी से तय कर रहे हैं । 11 के साथ, हम DMPC/DMPE-DTPA/tm3 + (दाढ़ अनुपात 4:1:1) या DMPC/चौल-OH/DMPE-DTPA/tm3 + (दाढ़ अनुपात 16:4:5:5) के साथ यांत्रिक निर्माण प्रक्रियाओं की क्षमता पर ध्यान केंद्रित संदर्भ प्रणालियों के रूप में । प्रक्रिया analogously काम करता है जब अंय Ln3 + से Tm3 +के साथ काम कर रहे । इन तकनीकों द्वारा की पेशकश की संभावनाओं की व्यापक रेंज में चित्रा 1 में प्रकाश डाला और बड़े पैमाने पर कहीं पर चर्चा कर रहे हैं । 23
चित्रा 1: संभव निर्माण प्रक्रियाओं का योजनाबद्ध सिंहावलोकन । का अध्ययन किया चुंबकीय संरेखित Ln3 + chelating polymolecular विधानसभाओं से बना रहे है या तो DMPC/DMPE-DTPA/tm3 + (दाढ़ अनुपात 4:1:1) या DMPC/चौल-OH/DMPE-DTPA/tm3 + (दाढ़ अनुपात 16:4:5:5) । सूखी लिपिड फिल्म ७.४ की एक पीएच मूल्य पर एक ५० mm फॉस्फेट बफर के साथ हाइड्रेटेड है और कुल लिपिड एकाग्रता 15 मिमी है । लिपिड फिल्म के एक प्रभावी जलयोजन या तो गल चक्र फ्रीज (फुट) या हीटिंग और शीतलक चक्र (H & #38; C) की आवश्यकता है । ज & #38; ग चक्र पिछले फ्रीज गल कदम के बाद नमूनों को पुनर्जीवित करने के लिए आवश्यक हैं, या वे आगे बाहर निकालना बिना इस्तेमाल किया जा करने के लिए कर रहे हैं, तो समय की एक लंबी अवधि में जमे हुए नमूनों को पुनर्जीवित करने के लिए. इन कदमों पर बड़े पैमाने पर चर्चा कर रहे है Isabettini एट अल। 23 अधिक से अधिक संरेखण polymolecular विधानसभाओं प्राप्त कर रहे हैं, लिपिड संरचना पर आधारित विभिन्न विधानसभा वास्तुकला प्रदान. bicelle आकार और चुंबकीय संरेखण ट्विटर झिल्ली फिल्टर के माध्यम से बाहर निकालना (Ext) द्वारा स्वरित्र है । प्रस्तुत संरेखण कारकों एकएफ 2 डी छोटे कोण न्यूट्रॉन कैटरिंग (बिना) एक DMPC के पैटर्न/चौल-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (दाढ़ अनुपात 16:4:5:5) नमूना या तो ८००, ४००, २००, या १०० एनएम के माध्यम से बाहर निकालना pores से गणना की गई । संस माप bicelle संरेखण है कि अधिक विस्तार में शामिल नहीं किया जाएगा के साथ साथ के एक पूरक साधन हैं । 11 , 16 एकएफ पर्वतमाला से-1 (समानांतर न्यूट्रॉन बिखरने या bicelles के सीधा संरेखण चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के संबंध में) आइसोट्रोपिक कैटरिंग के लिए 0 ।कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
bicelles की संरचना बड़े पैमाने पर लक्षण वर्णन तकनीक की एक विस्तृत श्रृंखला के द्वारा अध्ययन किया गया है । 13 bicelles के संरेखण को एक चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में या तो एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी या छोटे कोण न्यूट्रॉन कैटरिंग (बिना) प्रयोगों का उपयोग करके मात्रा किया गया है । 5 , 10 , 11 , 12 , 13 , 16 , 17 , 18 , 19 , 24 , 25 हालांकि, बदलाव और एनएमआर 3 Ln की उपस्थिति में होने वाली चोटियों का विस्तार+ विधि के लिए गंभीर सीमाएं हैं । 15 , 26 , 27 , 28 हालांकि बिना प्रयोगों इस सीमा से ग्रस्त नहीं है, वैकल्पिक और अधिक सुलभ तकनीक समाधान में विधानसभाओं के चुंबकीय प्रेरित संरेखण की दिनचर्या ठहराव के लिए वांछनीय हैं. Birefringence माप एक व्यवहार्य और तुलनात्मक रूप से सरल विकल्प हैं । Analogously एनएमआर प्रयोगों के लिए, birefringence मापन लिपिड पुनर्व्यवस्थाओं और लिपिड bilayer में होने वाले चरणों पर बहुमूल्य जानकारी प्रकट करते हैं । इसके अलावा, ज्यामितीय बदलते तापमान के रूप में पर्यावरण की स्थिति को बदलने के साथ polymolecular विधानसभा में होने वाली परिवर्तनों पर नजर रखी है । 11 , 12 , 13 , 16 चुंबकीय प्रेरित birefringence Δn ′ फॉस्फोलिपिड प्रणालियों के विभिंन प्रकार के अध्ययन के लिए इस्तेमाल किया गया है । 13 , 29 , 30 Birefringence माप एक चुंबकीय क्षेत्र में चरण मॉडुलन तकनीक के आधार पर bicelles के उंमुखीकरण का पता लगाने के लिए एक व्यवहार्य तरीका है । 12 , 16 , 18 , 29 , 31 , ३२ ३५ टी तक उच्च चुंबकीय क्षेत्र में birefringence के साथ bicelles की जांच की संभावना भी एम. Liebi एट अल द्वारा प्रदर्शन किया गया था । 13
जब ध्रुवीकरण प्रकाश एक अनिसोट्रोपिक सामग्री में प्रवेश करती है, यह एक साधारण और असाधारण तरंग में refracted हो जाएगा । 11 दो लहरों अलग वेग है और एक मंदबुद्धि δ द्वारा चरण में स्थानांतरित कर रहे हैं । मंदता δ की डिग्री मापा जाता है और एक birefringence संकेत में परिवर्तित करने के लिए सामग्री का उपयोग कर में anisotropy की डिग्री यों तो
2)
जहां λ लेजर की तरंग दैर्ध्य है और डी नमूने की मोटाई है । फॉस्फोलिपिड ऑप्टिकली अनिसोट्रोपिक है और उनके ऑप्टिकल अक्ष उनके लंबे आणविक अक्षों के साथ मेल खाता है, हाइड्रोकार्बन पूंछ के समानांतर । 11 , 12 कोई मंदता अगर फॉस्फोलिपिड समाधान में बेतरतीब ढंग से केंद्रित है मापा जाता है । मंदबुद्धि मापा जाता है जब फॉस्फोलिपिड एक दूसरे के समानांतर गठबंधन कर रहे हैं । चुंबकीय प्रेरित birefringence चुंबकीय क्षेत्र में अणुओं के उंमुखीकरण के आधार पर एक सकारात्मक या नकारात्मक संकेत हो सकता है; चित्र 2देखें । x-अक्ष के समानांतर संरेखित फॉस्फोलिपिड एक ऋणात्मक में परिणाम देगा, जबकि z-अक्ष के साथ संरेखित एक धनात्मक में परिणाम होगा । कोई birefringence जब ऑप्टिकल अक्ष फॉस्फोलिपिड के रूप में प्रकाश प्रचार की दिशा के साथ मेल खाती है मनाया y-अक्ष के समानांतर संरेखित करता है ।
चित्रा 2: फॉस्फोलिपिड और चुंबकीय प्रेरित birefringence के इसी हस्ताक्षर के संरेखण । मापा के हस्ताक्षर चुंबकीय क्षेत्र में फॉस्फोलिपिड के उंमुखीकरण पर निर्भर करता है । डैश्ड रेखाएं अणु के ऑप्टिकल अक्ष को इंगित करती हैं । प्रकाश ४५ डिग्री पर ध्रुवीकरण और y दिशा में प्रचारित है । चुंबकीय क्षेत्र बी जेड दिशा में है । यह आंकड़ा एम. Liebi से संशोधित किया गया है । 11 कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
bicelles के एक आइसोट्रोपिक कोलाइडयन निलंबन के मामले में, bilayer में फॉस्फोलिपिड की व्यवस्था से प्रेरित अभिविन्यास खो जाएगा, मंदता δ zeroing… bicelles भी क्रम में अपने bilayers में ऑप्टिकली सक्रिय फॉस्फोलिपिड मालूम के लिए संरेखित करना चाहिए, ध्रुवीकरण प्रकाश की एक मंदता δ के कारण । नतीजतन, birefringence polymolecular विधानसभाओं के चुंबकीय संरेखण को यों तो एक संवेदनशील उपकरण है । Bicelles चुंबकीय क्षेत्र के लिए सीधा गठबंधन एक सकारात्मक उपज होगा, जबकि उन गठबंधन समानांतर एक नकारात्मक निकलेगा । हस्ताक्षर सेटअप के संरेखण पर निर्भर करता है और एक संदर्भ नमूने के साथ जांच की जा सकती है ।
कैसे birefringence माप के साथ संयोजन में प्रयोग किया गया के एक विस्तृत खाता उच्च चुंबकीय उत्तरदायी पैदा करने के लिए तरीकों का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग Ln3 + chelating फॉस्फोलिपिड सभाओं Isabettini एट अल में है । <sup class="xr…
The authors have nothing to disclose.
लेखक स्विस राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन SMhardBi वित्तपोषण के लिए स्वीकार करते है (परियोजना संख्या 200021_150088/ संस प्रयोगों स्विस spallation न्यूट्रॉन स्रोत SINQ, पॉल Scherrer Instute, Villigen, स्विट्जरलैंड में प्रदर्शन किया गया । लेखकों गर्मजोशी से संस प्रयोगों के साथ उनके मार्गदर्शन के लिए डॉ जोकिम Kohlbrecher धंयवाद । उच्च चुंबकीय क्षेत्रों के तहत birefringence माप सेटअप उच्च क्षेत्र चुंबकीय प्रयोगशाला HFML, निजमेगेन, नीदरलैंड में मौजूदा सेटअप से प्रेरित था । हम ब्रूनो Pfister birefringence सेटअप, जन Corsano और डैनियल Kiechl की इलेक्ट्रॉनिक्स ठीक है और लेजर के सतही संरेखण की अनुमति के निर्माण के लिए, और डॉ बर्नहार्ड Koller के लिए चल रहे तकनीकी सहायता के लिए के विकास में उनकी मदद के लिए धंयवाद ।
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 |