Name: automated lipid bilayer membrane formation using a polydimethylsiloxane thin film
Uploaded: 2016-07-10T13:00:00
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This work was supported by the Pioneer Research Center Program (NRF-2012-0009575) and National Research Foundation Grants (NRF-2012R1A1B4002413, NRF-2014R1A1A2059341) from the National Research Foundation of Korea. This work was also partially supported by the Inha University Research Grant.

1. Soluzione Preparazione <ol><li> Preparazione della soluzione tampone: <ol><li> Per formulare soluzione tampone, sciogliere 1 M KCl (cloruro di potassio), 10 mM Tris-HCl (Tris-cloridrato), e 1 mM EDTA (acido etilendiamminotetraacetico) in acqua distillata e regolare il pH a 8,0. </li><li> Filtrare la soluzione con un filtro di 0.20 micron. Per sterilizzare in autoclave la soluzione a 121 ° C per 15 min. </li></ol></li><li> Preparazione della soluzione lipidica per la pre-quadro: <ol><li> Per formulare la soluzione ...

<ol>
	<li>Hanke, W., Schulue, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Planar lipid bilayers: methods and applications. , (2012).</li><li>Mirzabekov, T. A., Silberstein, A. Y., Kagan, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+planar+lipid+bilayer+membranes+for+rapid+screening+of+membrane+active+compounds.">Use of planar lipid bilayer membranes for rapid screening of membrane active compounds.</a> Methods Enzymol. 294, 661-674 (1999).</li><li>Bayley, H., Cremer, P. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-Lived+Planar+Lipid+Bilayer+Membranes+Anchored+to+an+In+Situ+Polymerized+Hydrogel.">Long-Lived Planar Lipid Bilayer Membranes Anchored to an In Situ Polymerized Hydrogel.</a> Adv. Mater. 20 (1), 84-89 (2008).</li><li>Jeon, T. J., Poulos, J. L., Schmidt, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+storable+and+shippable+lipid+bilayer+membrane+platform.">Long-term storable and shippable lipid bilayer membrane platform.</a> Lab. Chip. 8 (10), 1742-1744 (2008).</li><li>Ryu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Lipid+Membrane+Formation+Using+a+Polydimethylsiloxane+Film+for+Ion+Channel+Measurements.">Automated Lipid Membrane Formation Using a Polydimethylsiloxane Film for Ion Channel Measurements.</a> Anal. Chem. 86 (18), 8910-8915 (2014).</li><li>Yaws, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Chemical Properties Handbooks: Physical, Thermodynamic, Environmental, Transport, Safety, and Health Related Properties for Organic and Inorganic Chemicals. , (1999).</li><li>Windholz, M., Budavari, S., Stroumtsos, L. Y., Fertig, M. 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Sci. 299 (1097), 401-411 (1982).</li><li>Benz, R., Frohlich, O., Lauger, P., Montal, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+capacity+of+black+lipid+films+and+of+lipid+bilayers+made+from+monolayers.">Electrical capacity of black lipid films and of lipid bilayers made from monolayers.</a> Biochim. Biophys. Acta. 394 (3), 323-334 (1975).</li><li>Priel, A., Gil, Z., Moy, V. T., Magleby, K. L., Silberberg, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+requirements+for+membrane-glass+adhesion+and+giga+seal+formation+in+patch-clamp+recording.">Ionic requirements for membrane-glass adhesion and giga seal formation in patch-clamp recording.</a> Biophys. J. 92 (11), 3893-3900 (2007).</li></ol>

Our BLM formation technique provides a powerful tool for cell membrane and ion channel studies, in contrast to conventional techniques that have limited potential for industrial use. We developed a membrane precursor using a PDMS thin film, and devised a frozen membrane precursor with expedited self-assembly.
As opposed to conventional membrane formation methods with hydrophobic films, where membrane formation only occurs via surface interactions between the film and the lipid solution,20...

Artificial doppio strato lipidico della membrana, o nero membrana lipidica (BLM), è un importante strumento per chiarire i meccanismi di membrane cellulari e canali ionici, nonché per comprendere le interazioni tra canali ionici e ioni / molecole. 1-7 Sebbene il metodo patch-clamp è spesso considerato il gold standard per gli studi di membrana cellulare, è laborioso e richiede agli operatori altamente qualificati per le misure di canali ionici. 8 Mentre ricostituite artificialmente membrane doppio strato lipidico sono emersi come strumenti alternativi per gli studi dei canali ionici, 9,10 essi sono anche associati con laboriosa processi e competenze specifiche. Inoltre, le membrane sono sensibili alle perturbazioni meccaniche. Applicazioni pratiche Quindi, tecnologie doppio strato lipidico introdotte fino ad oggi hanno limitato. 11 Al fine di migliorare la robustezza e la longevità delle membrane doppio strato lipidico, Costello et al. 12, e Ide e Yanagida <sup&gt; 13 ha ideato un doppio strato lipidico free-standing supportato da idrogel. Nonostante una maggiore longevità tuttavia (&lt;24 ore), doppio strato robustezza non è stata migliorata. Jeon et al. 14 ha ideato una membrana incapsulata idrogel (HEM) con contatto intimo doppio strato idrogel-lipidico, con conseguente maggiore longevità (fino a diversi giorni). Per aumentare ulteriormente la durata della HEM, Malmstadt e Jeon et al. Creato una membrana idrogel-incapsulato con legante idrogel-lipidico tramite in-situ covalente coniugazione (cgHEM). 15 In entrambi i sistemi, vite membrana aumentato notevolmente (&gt; 10 giorni) . Tuttavia, i sistemi di formazione membrana non erano sufficientemente robusto, e non possono essere memorizzati o consegnati ove necessario liberare competenze per l&#39;utilizzo dei doppi strati lipidici. Lo sviluppo di una piattaforma di doppio strato lipidico ha ruotato principalmente attorno aumentare la robustezza e la longevità di BLM. Anche se la longevità di BLM è stata substantially migliorata di recente, le loro applicazioni sono state limitate a causa della mancanza di trasportabilità e conservabilità. Per superare questi problemi, Jeon et al. Ha creato un sistema a membrana immagazzinabile e ha introdotto un precursore di membrana (MP). 16 Per costruire un deputato, hanno preparato una miscela di decano n- e esadecano contenente 3% DPhPC (1,2-diphytanoyl- sn -glycero-3-fosfatidilcolina) per controllare il punto di congelamento della soluzione lipidica tale che sarebbe congelare a ~ 14 ° C (sotto della temperatura ambiente, sopra la temperatura tipica frigorifero). In questo esperimento, la MP è stato suddiviso in una piccola apertura su una pellicola di politetrafluoroetilene (PTFE) e successivamente congelati in frigorifero a 4 ° C. Quando la MP è stato portato a temperatura ambiente, la MP scongelato e un doppio strato lipidico automaticamente formato, eliminando le competenze tipicamente associati con formazione della membrana. Tuttavia, il tasso di successo di BLM a base di MP era partire da ~ 27%, e formatio membranan tempo era praticamente inesistente (30 min a 24 ore), limitando le sue applicazioni pratiche. In questo studio, un polidimetilsilossano (PDMS) a film sottile è usato al posto di un convenzionale film sottili idrofobiche (PTFE, poliossimetilene, polistirolo) a (a) tempo il controllo di produzione e (b) aumentare il tasso di successo della formazione BLM come precedentemente riportato da Ryu et al. 17 Qui, formazione della membrana è stata facilitata mediante estrazione di solventi a causa della natura porosa del PDMS, e il tempo necessario per la formazione della membrana è stata controllata con successo in questo studio. In questo sistema, come la soluzione lipidica è stata assorbita nella pellicola sottile PDMS, è stato raggiunto un tempo di formazione della membrana coerente. Inoltre, durata della membrana è stata prolungata dovuta ad un lento assorbimento dei solventi nei PDMS film sottile, un risultato dell&#39;aggiunta di squalene alla soluzione lipidica. Abbiamo condotto misure ottiche ed elettriche per verificare che le membrane formate utilizzando questa tecnica sono adatti per isu studi canali.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1448">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Potassium Chloride</td>
			<td style="width:172px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">P9333</td>
			<td style="width:743px;">For buffer solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Tris-hydrochloride</td>
			<td style="width:172px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">1185-53-1</td>
			<td>For buffer solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Ethylenediaminetetraacetic acid</td>
			<td style="width:172px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">60-00-4</td>
			<td>For buffer solution</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:335px;">n-decane</td>
			<td style="width:172px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">44074-U</td>
			<td>For lipid solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Hexadecane</td>
			<td style="width:172px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">544-76-3</td>
			<td>For lipid solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Squalene</td>
			<td style="width:172px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">S3626</td>
			<td>For lipid solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Gramicidin A</td>
			<td style="width:172px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">11029-61-1</td>
			<td>Membrane protein</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine</td>
			<td style="width:172px;">Avanti Polar Lipids, Inc.</td>
			<td style="width:199px;">850356</td>
			<td>For membrae formation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Sylgard 184a and 184b elastromer kit</td>
			<td style="width:172px;">Dow Corning Asia</td>
			<td style="width:199px;"></td>
			<td>To produce PDMS thin film</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">0.2 &#956;m filter</td>
			<td style="width:172px;">Satorius stedim</td>
			<td style="width:199px;">16534----------K</td>
			<td>To filter buffer solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Rotator</td>
			<td style="width:172px;">FinePCR</td>
			<td style="width:199px;">AG</td>
			<td>To dissolve lipid homogeneously</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Autoclave</td>
			<td style="width:172px;">Biofree</td>
			<td style="width:199px;">BF-60AC</td>
			<td>To sterilize buffer solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Spin coater</td>
			<td style="width:172px;">Shinu Mst</td>
			<td style="width:199px;">SP-60P</td>
			<td>To spread PDMS prepolymer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Vaccum dessiccator</td>
			<td style="width:172px;">Welch</td>
			<td style="width:199px;">2042-22</td>
			<td>To remove air bubble in PDMS prepolymer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">500 &#956;m&#160; punch</td>
			<td style="width:172px;">Harris Uni-Core</td>
			<td style="width:199px;">0.5</td>
			<td>To create an aperture on the PDMS thin film</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">CNC machine</td>
			<td style="width:172px;">SME trading</td>
			<td style="width:199px;">SME 2518</td>
			<td>To fabricate membrane formation chamber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Halogen fiber optic illuminator</td>
			<td style="width:172px;">Motic</td>
			<td style="width:199px;">MLC-150C</td>
			<td>To illuminate the aperture of PDMS thin film for optical observation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Digital microscope</td>
			<td style="width:172px;">Digital blue</td>
			<td style="width:199px;">QX-5</td>
			<td>To optically observe lipid bilayer membrane formation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Electrode</td>
			<td style="width:172px;">A-M Systems</td>
			<td style="width:199px;"></td>
			<td>To electrically observe membrane formation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:335px;">Microelectrode amplifier (Axopatch amplifier)</td>
			<td style="width:172px;">Axon Instruments</td>
			<td>Axopatch 200B Amplifier</td>
			<td>To measure capacitance of the membrane (described as microelectrode amplifier in the manuscript)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated lipid bilayer membrane formation using a polydimethylsiloxane thin film

Un doppio strato lipidico artificiale, o nero dei lipidi di membrana (BLM), è un potente strumento per lo studio dei canali ionici e le interazioni delle proteine, così come per le applicazioni di biosensori. Tuttavia, le tecniche convenzionali di formazione BLM hanno diversi svantaggi e che spesso richiedono competenze specifiche e processi laboriosi. In particolare, BLM convenzionali soffrono di bassi tassi di successo di formazione e tempo di formazione della membrana incoerente. Qui, dimostriamo un sistema di formazione BLM immagazzinabile e trasportabile con il tempo diradamento controllato e una maggiore velocità di formazione BLM sostituendo film convenzionalmente utilizzati (politetrafluoroetilene, poliossimetilene, polistirolo) di polidimetilsilossano (PDMS). In questo esperimento, viene utilizzato un polimero poroso strutturato come PDMS film sottile. Inoltre, al contrario di solventi convenzionalmente impiegati con bassa viscosità, l&#39;uso di squalene consentito un tempo diradamento controllato tramite assorbimento lento solvente PDMS, prolungando la vita della membrana. in annunciocondizione, usando una miscela di squalene e esadecano, il punto di congelamento della soluzione lipidica è aumentata (~ 16 ° C), in aggiunta, precursori di membrana sono stati prodotti che possono essere indefinitamente immagazzinato e trasportato facilmente. Questi precursori di membrana hanno ridotto BLM tempo formazione di &lt;1 ora e ha raggiunto un tasso di formazione BLM del ~ 80%. Inoltre, gli esperimenti dei canali ionici con gramicidina A hanno dimostrato la fattibilità del sistema a membrana.

Ottimizzazione di MPES Soluzione Composizione Diverse composizioni di lipidi e solventi sono stati testati con successo per ricostituire le membrane doppio strato lipidico da MPES. Il sistema MP con una miscela di decano n- ed esadecano contenente 3% DPhPC 14 mostrato un basso tasso di successo di formazione della membrana (~ 27%). Inoltre, il film PDMS estratta continuamente soluzione lipidica, era necessario ottimizzare composizione del solve...

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Automated Lipid Bilayer Membrane Formation Using a Polydimethylsiloxane Thin Film

Abbiamo dimostrato un, trasportabile sistema di formazione doppio strato lipidico memorizzabili. Una membrana a doppio strato lipidico possono essere formate entro 1 ora con tasso di successo superiore all&#39;80% quando un precursore membrana congelato è portato a temperatura ambiente. Questo sistema consentirà di ridurre i processi laboriosi e competenze associate a canali ionici.

Formazione automatizzato doppio strato lipidico della membrana Utilizzando un Polidimetilsilossano Thin Film

An artificial lipid bilayer, or black lipid membrane (BLM), is a powerful tool for studying ion channels and protein interactions, as well as for ...

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