Assemblierung von zellimitierenden unterstützten und suspendierten Lipiddoppelschichtmodellen zur Untersuchung molekularer Wechselwirkungen

Modellzellmembranen sind ein nützliches Screening-Tool mit Anwendungen, die von der frühen Wirkstoffentdeckung bis hin zu Toxizitätsstudien reichen. Die Zellmembran ist eine entscheidende Schutzbarriere für alle Zelltypen, die die internen zellularen Komponenten von der extrazellulären Umgebung trennt. Diese Membranen bestehen größtenteils aus einer Lipiddoppelschicht, die äußere hydrophile Kopfgruppen und innere hydrophobe Schwanzgruppen sowie verschiedene Proteine und Cholesterin enthält. Die Zusammensetzung und Struktur der Lipide selbst spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der biologischen Funktion, einschließlich der Wechselwirkungen zwischen Zellen und der zellulären Mikroumgebung, die Arzneimittel, biologische Toxine und Umweltgifte enthalten kann. In dieser Studie werden Methoden zur Formulierung von Ein-Lipid- und Multi-Lipid-gestützten und suspendierten Zell-imitierenden Lipiddoppelschichten beschrieben. Zuvor wurden Ein-Lipid-Phosphatidylcholin (PC)-Lipiddoppelschichten sowie Multi-Lipid-Plazenta-Trophoblast-inspirierte Lipiddoppelschichten für das Verständnis molekularer Wechselwirkungen entwickelt. Hier werden Methoden zur Erreichung beider Arten von Doppelschichtmodellen vorgestellt. Für zellnachahmende Multilipid-Doppelschichten wird die gewünschte Lipidzusammensetzung zunächst durch Lipidextraktion aus Primärzellen oder Zelllinien bestimmt, gefolgt von der Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS). Unter Verwendung dieser Zusammensetzung werden Lipidvesikel unter Verwendung eines Dünnschichthydratations- und Extrusionsverfahrens hergestellt und ihr hydrodynamischer Durchmesser und ihr Zetapotential charakterisiert. Gestützte und suspendierte Lipiddoppelschichten können dann unter Verwendung einer Quarzkristallmikrowage mit Dissipationsüberwachung (QCM-D) und auf einer porösen Membran zur Verwendung in einem parallelen künstlichen Membranpermeabilitätsassay (PAMPA) gebildet werden. Die repräsentativen Ergebnisse unterstreichen die Reproduzierbarkeit und Vielseitigkeit von In-vitro-Zellmembran-Lipid-Doppelschichtmodellen. Die vorgestellten Methoden können bei der schnellen, einfachen Bewertung der Interaktionsmechanismen wie Permeation, Adsorption und Einbettung verschiedener Moleküle und Makromoleküle mit einer Zellmembran helfen, beim Screening von Arzneimittelkandidaten und der Vorhersage potenzieller zellulärer Toxizität helfen.