Lípidos bicapa vesículas Generación Usando Microfluidic Jetting

Resumen

De chorro de microfluidos contra una bicapa lipídica interfaz de gotita ofrece una manera fiable para generar vesículas con el control de la asimetría de la membrana, la incorporación de proteínas de transmembrana, y la encapsulación de material. Esta técnica se puede aplicar para estudiar una variedad de sistemas biológicos en los que se desean biomoléculas compartimentadas.

Resumen

De abajo hacia arriba la biología sintética presenta un nuevo enfoque para la investigación y la reconstitución de los sistemas bioquímicos y, potencialmente, organismos mínimos. Este campo emergente involucra ingenieros, químicos, biólogos y físicos para diseñar y ensamblar componentes biológicos básicos en los sistemas complejos, que funcionan desde abajo hacia arriba. Tales sistemas ascendentes podrían conducir al desarrollo de las células artificiales para investigaciones biológicas fundamentales y terapias innovadoras ^1,2. Vesículas unilamelares gigantes (GUVs) pueden servir como una plataforma modelo para la biología sintética debido a su estructura de la membrana alveolar y tamaño. De chorro de microfluidos, o microjetting, es una técnica que permite la generación de GUVs con un tamaño controlado, composición de la membrana, la incorporación de proteínas de transmembrana, y la encapsulación ^3. El principio básico de este método es el uso de múltiples pulsos de fluido, de alta frecuencia generadas por un dispositivo de inyección de tinta piezoeléctrico accionado para deformar una L suspendidabicapa IPID en un jefe. El proceso es similar a soplar burbujas de jabón a partir de una película de jabón. Mediante la variación de la composición de la solución de hidromasaje, la composición de la solución que abarca, y / o los componentes que se incluyen en la bicapa, los investigadores pueden aplicar esta técnica para crear vesículas personalizadas. En este trabajo se describe el procedimiento para generar vesículas simples de una bicapa de interfaz de gota por microjetting.

Introducción

Se ha convertido cada vez más claro que la biología celular es un problema multi-escala que implica integrar nuestra comprensión de las moléculas a las células. En consecuencia, saber con precisión cómo las moléculas trabajan en forma individual no es suficiente para comprender los comportamientos celulares complejos. Esto se debe en parte a la existencia de comportamientos emergentes de sistemas de varios componentes, como se ejemplifica en la reconstitución de la interacción actina red con vesículas de bicapa lipídica ^4, el montaje de huso mitótico en Xenopus extracto ^5, y la dinámica espacial de los mecanismos de división celul....

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Protocolo

1. Cámara Infinito Fabrication

1. Diseño de la cámara de infinito (llamado así por su forma) utilizando un software de diseño asistido por ordenador (CAD), y guarde el archivo de manera que sea compatible con un cortador láser. Para crear esta forma, separadas dos círculos de diámetro 0.183 en una distancia de centro a centro de 0,15 pulg Corte la cámara desde 1/8- 3/16 en acrílico transparente con el cortador láser. La forma del infinito facilita gota formación de bicapa interfaz y la estabilidad.
2. Taladre un 1/16 en el agujero en el borde de la cámara de acrílico al pozo en forma de infinito. Repita en el lado opuesto. Corte un pequeño rectángulo p....

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Resultados

Hemos reunido una configuración de chorro de microfluidos en un microscopio de fluorescencia invertido convencional con una etapa de encargo montado a partir de piezas mecanizadas y manuales micrómetros (Figura 1). Caracterización de la inyección de tinta ofrece información sobre el proceso de generación de vesículas. La variación de la distancia entre la boquilla de inyección de tinta y bicapa lipídica afecta a la fuerza aplicada para causar la deformación de la membrana. Muy cercano a la bi.......

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Discusión

Muchas técnicas se han desarrollado para la generación de vesículas, incluyendo electroformation, emulsión, y la generación de gotitas ^14-16. Sin embargo, las nuevas técnicas experimentales son necesarios para permitir el diseño de sistemas biológicos con la creciente similitud con los sistemas vivos. Métodos de microfluidos, en particular, han ofrecido un mayor nivel de control que rige unilamellarity membrana, monodispersidad de tamaño, y los contenidos internos ^17,18, con lo que los mo.......

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Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Piezoelectric Inkjet	MicroFab Technologies	MJ-AL-01-xxx	xxx denotes orifice diameter in microns
Jet Drive III Controller	MicroFab Technologies	CT-M3-02
High-speed camera	Vision Research	MiroEX2
DPhPC lipid in chloroform	Avanti	850356C	Ordered in small aliquots in vials
33 mm PVDF filters, 0.2 µm	Fisher Scientific	SLGV033RS
1 ml Syringes	Fisher Scientific	14823434
n-Decane	Acros Organics	111871000
Glucose	Acros Organics	410950010
Sucrose	Sigma-Aldrich	S7903-1KG
Methylcellulose	Fisher Scientific	NC9084958
1/8 in Acrylic	McMaster Carr	8560K239	CAD designs for the infinity-shaped chamber are available upon request
0.2 mm Acrylic	Astra Products	Clarex clear 001
Acrylic Cement	TAP Plastics	10693
Loctite 495 Superglue	Fisher Scientific	NC9011323
Loctite 3494 UV Strengthening Adhesive	Strobels Supply	30765
Natural rubber	McMaster Carr	85995K14
Custom stage	homemade	N/A	CAD designs are available upon request