该协议使研究人员能够精确加热液滴接口双层,或DIB,模型膜,这允许研究在细胞环境中发生的各种温度相关的影响。核心优势在于能够在不妨碍 DIB 电气或光学特征访问的情况下,对小容量储层中的浴缸温度进行局部测量和控制。精确加热流体浴的能力开启了研究由更广泛的膜成分(包括天然细胞提取物)形成的 DIB 中的传输和信号特性的可能性。
这是一个多步骤协议,利用多个设备,必须密切跟踪,以实现足够的实验精度,因此,任何模糊的书面过程可以通过视觉演示来澄清。开始收集两块一毫米厚的绝缘橡胶,修剪成25乘40毫米长,两块6毫米厚的橡胶,也是25乘40毫米,一个准备好的铝基夹具组装,和一个丙烯酸油藏,适合铝基夹具的观景窗。将较薄的橡胶片放在显微镜的舞台上,使每块橡胶片的长边与舞台开口切线相切。
将铝基夹具放置在绝缘垫的顶部,夹具的查看窗口位于目标镜头上方。在每个电阻加热元件上放置一块较厚的橡胶,然后使用显微镜舞台夹将其保持到位,以保护加热元件免受舞台夹造成的损坏,并绝缘以防止意外的电气短路。小心地弯曲热电偶的测量端,在距离末端约四毫米时实现 90 度角。
将热电偶的弯曲尖端插入铝夹具的左下角,用锁螺丝轻轻固定。在将六角油添加到铝夹具的油井中之前,将丙烯酸储层放入铝夹具的井中,以最大限度地降低在观景窗和丙烯酸储层底部之间捕获气泡的风险。将大约 1000 微升六甲基蔗油放入铝夹具的井中,以提供最大表面面积,以便进行传热,同时不允许油溢出夹具的边缘到显微镜舞台或客观透镜上。
将大约1000微升六角蔗油放入丙烯酸储层,而不会过度填充。测量膜的名义电容,同时从允许双层形成的设定点降低油浴温度,以识别膜中脂质的温相过渡。右键单击GUI上的温度图,并清除显示数据,以确保缓冲区有足够的空间用于后续记录。
使用连接到贴片夹放大器的波形发生器,在液滴接口双层或 DIB、电极上应用三角电压波形,并通过双层器记录诱导电流响应。通过以五度增量降低设定点温度来冷却双层,在新的稳定状态温度下等待至少五分钟,直到达到所需的温度。在油浴并将双层冷却到所需的最低温度后,再次右键单击GUI中的温度图,并将温度数据与时间一起导出到电子表格软件。
停止当前录制。从测量的电流中,计算平方波电流响应与冷却期间时间的名义电容。绘制名义电容与温度,观察膜电容的变化,然后定位电容与温度的非单调变化,以确定熔化温度。
同样,通过连续增加油浴和双层区域的温度,评估双层在固定温度下的准静电位电容。使用GUI以10摄氏度的增量更改设定点温度,使系统与新温度相等。执行先前描述的步骤,以启动电容电流和记录的测量。
使用微型操纵器仔细调整电极的位置,改变双层区域。允许方波电流达到稳定的状态振幅并收集 DIB 的图像,以便计算膜面积与时间。使用安装在显微镜上的摄像机对从光圈看到的双层进行成像。
同时将数字标签添加到当前录制软件中,以标记图像收集的相应时间点。共获取五张 DIB 图像和双层电流的稳定状态区域,然后重置温度并重复成像。在与稳定状态双层区域相对应的标记时间点分析当前记录和 DIB 图像,提取每种温度的双层电容和区域。
绘制每个温度的电容与面积,并计算第一个顺序回归的斜率,该坡度表示每种温度下双层的特定电容。然后绘制特定电容与各自温度的绘图值。检查特定电容与温度数据,以识别非单调变化,以确定融化的温度。
通过在双层中生成直流电压步进,评估电压依赖离子通道形成的动态。将初始电压设置为所需的毫伏步值,将最终电压和步幅大小设置为高于所需步骤的值。在几秒钟内为步骤输入设置所需的持续时间,然后为步输入选择所需的极性。
切换贴片夹放大器,将来自实验室视图或电压输出模块的命令电压发送到头部阶段,打开电压并记录诱导电流响应,这应抑制 S 形对临界电压的反应。单独在所需的温度下为膜获取动态电流电压关系,以揭示电压依赖关系,如离子通道行为。切换贴片夹放大器,将来自波形发生器的命令电压发送到头部阶段,并启动电流记录。
在波形发生器上,输出具有所需振幅、偏移和频率的连续鼻窦波形。记录一个或多个周期的诱导电流响应,并根据需要重复不同的西恩波振幅、频率和温度。温度控制系统用于显示由大脑总脂质提取物(BTLE)形成的DIB的温度依赖性。
电容电流和温度与时间的测量显示在从室温到约 60 摄氏度的加热周期中。记录了在60摄氏度的初始双层形成后,一个完整的冷却/加热周期的名义电容与温度的变化。在不同温度下对特定电容的准静态测量可用于识别脂质熔化温度。
绘制双层与双层区域的电容允许线性回归,其中坡度表示特定电容值。DIB 图像显示,当温度低于熔化温度时,膜采用高度粘合状态,即使在由分离良好的电极导致的拉伸液滴的张力下也是如此。显示的电流与电压痕迹是通过施加鼻窦膜电压来获得的,该电流在两种不同的温度下测量诱导电流。
箭头和随后的数字有助于可视化鼻窦电压在时间上的连续季度。此处显示了在同一电压水平和两种不同温度下单一异虫素掺杂 BTLE 膜的测量电流密度。正确将六角油分配到铝夹具的井中至关重要。
如果这样做不合时宜或不仔细,气泡将在丙烯酸井下形成,这将阻碍DIB的自下而上视图。用户还必须记住在每次测量之前清除温度控制软件中的数据缓冲区,以确保完整记录。此过程允许对一系列温度的生物仿生膜进行特征化,这是研究膜结构和运输温度依赖性所需。
此外,该功能还可用于揭示其他膜活性物种的纳米级效应,如生物离子通道和工程纳米材料。