Name: fabrication procedures and birefringence measurements for designing magnetically responsive lanthanide ion chelating phospholipid assemblies
Uploaded: 2018-01-03T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication Procedures and Birefringence Measurements for Designing Magnetically Responsive Lanthanide Ion Chelating Phospholipid Assemblies at JoVE.com

Forfatterne bekrefter Swiss National Science Foundation for finansiering SMhardBi (prosjekt nummer 200021_150088/1). SANS forsøkene ble utført på sveitsiske spallation neutron kilden SINQ, Paul Scherrer Instute, Villigen, Sveits. Forfatterne takker hjertelig Dr. Joachim Kohlbrecher for hans veiledning med SANS eksperimenter. Birefringence måling oppsettet under høy magnetfelt var inspirert av det eksisterende oppsettet på høy-feltet magnetiske laboratorium HFML, Nijmegen, Nederland. Vi takker Bruno Pfister for hans hjelp utvikle elektronikk for birefringence, Jan Corsano og Daniel Kiechl for bygging av rammene tillater fine og lettvinte justering av laser og Dr. Bernhard Koller pågående kundestøtte.

1. fabrikasjon prosedyre for DMPC/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 4:1:1) og DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 16:4:5:5) polymolecular samlinger
<ol>
	<li>Foreløpig forberedelser<ol>
		<li>Vask alle glass ved flushing gang med etanol stabilisert kloroform (&#62; 99% kloroform) og tørt med trykkluft.</li>
		<li>Lage 2 forskjellige 10 mg/mL lager løsninger av DMPC og DMPE-DTPA i etanol-stabilisert kloroform (&#62; 99% kloroform), en 10 mM lagerløsning Chol-oh i etanol-stabilisert klo...

<ol>
	<li>Sanders, C. R., Hare, B. J., Howard, K. P., Prestegard, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetically-oriented+phospholipid+micelles+as+a+tool+for+the+study+of+membrane-associated+molecules.">Magnetically-oriented phospholipid micelles as a tool for the study of membrane-associated molecules.</a> Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 26, 421-444 (1994).</li><li>Glover, K. J., 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=Structural+evaluation+of+phospholipid+bicelles+for+solution-state+studies+of+membrane-associated+biomolecules.">Structural evaluation of phospholipid bicelles for solution-state studies of membrane-associated biomolecules.</a> Biophys. J. 81 (4), 2163-2171 (2001).</li><li>Katsaras, J. H. T. A., Pencer, J., Nieh, M. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term="Bicellar"+lipid+mixtures+as+used+in+biochemical+and+biophysical+studies.">"Bicellar" lipid mixtures as used in biochemical and biophysical studies.</a> Naturwissenschaften. 92 (8), 355-366 (2005).</li><li>Sanders, C. R., Prosser, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicelles:+a+model+membrane+system+for+all+seasons?.">Bicelles: a model membrane system for all seasons?.</a> Structure. 6 (10), 1227-1234 (1998).</li><li>D&#252;rr, U. H. N., Soong, R., Ramamoorthy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=When+detergent+meets+bilayer:+birth+and+coming+of+age+of+lipid+bicelles.">When detergent meets bilayer: birth and coming of age of lipid bicelles.</a> Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 69, 1-22 (2013).</li><li>D&#252;rr, U. H. N., Gildenberg, M., Ramamoorthy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+magic+of+bicelles+lights+up+membrane+protein+structure.">The magic of bicelles lights up membrane protein structure.</a> Chem. Rev. 112, 6054-6074 (2012).</li><li>Ujwal, R., Abramson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+crystallization+of+membrane+proteins+using+the+lepidic+bicelle+method.">High-throughput crystallization of membrane proteins using the lepidic bicelle method.</a> J. Vis. Exp. (59), (2012).</li><li>Barbosa-Barros, L., 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=Bicelles:+lipid+nanostructured+platforms+with+potential+dermal+applications.">Bicelles: lipid nanostructured platforms with potential dermal applications.</a> Small. 6, 807-818 (2012).</li><li>Lin, L., 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=Hybrid+bicelles+as+a+pH-sensitive+nanocarrier+for+hydrophobic+drug+delivery.">Hybrid bicelles as a pH-sensitive nanocarrier for hydrophobic drug delivery.</a> RSC Adv. 6, 79811-79821 (2016).</li><li>Beck, P., 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=Novel+type+of+bicellar+disks+from+a+mixture+of+DMPC+and+DMPE-DTPA+with+complexed+lanthanides.">Novel type of bicellar disks from a mixture of DMPC and DMPE-DTPA with complexed lanthanides.</a> Langmuir. 26 (8), 5382-5387 (2010).</li><li>Liebi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Tailored phospholipid bicelles to generate magnetically switchable material. , (2013).</li><li>Liebi, M., 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=Magnetically+enhanced+bicelles+delivering+switchable+anisotropy+in+optical+gels.">Magnetically enhanced bicelles delivering switchable anisotropy in optical gels.</a> ACS. Appl. Mater. Interfaces. 6 (2), 1100-1105 (2014).</li><li>Liebi, M., 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=Alignment+of+bicelles+studied+with+high-field+magnetic+birefringence+and+small-angle+neutron+scattering+measurements.">Alignment of bicelles studied with high-field magnetic birefringence and small-angle neutron scattering measurements.</a> Langmuir. 29, 3467-3473 (2013).</li><li>Prosser, R. S., Hwang, J. S., Vold, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetically+aligned+phospholipid+bilayers+with+positive+ordering:+a+new+model+membrane+system.">Magnetically aligned phospholipid bilayers with positive ordering: a new model membrane system.</a> Biophys J. 74, 2405-2418 (1998).</li><li>Prosser, R. S., Bryant, H., Bryant, R. G., Vold, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lanthanide+chelates+as+bilayer+alignment+tools+in+NMR+studies+of+membrane-associated+peptides.">Lanthanide chelates as bilayer alignment tools in NMR studies of membrane-associated peptides.</a> J. Magn. Reson. 141, 256-260 (1999).</li><li>Liebi, M., Kohlbrecher, J., Ishikawa, T., Fischer, P., Walde, P., Windhab, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cholesterol+increases+the+magnetic+aligning+of+bicellar+disks+from+an+aqueous+mixture+of+DMPC+and+DMPE-DTPA+with+complexed+thulium+ions.">Cholesterol increases the magnetic aligning of bicellar disks from an aqueous mixture of DMPC and DMPE-DTPA with complexed thulium ions.</a> Langmuir. 28 (29), 10905-10915 (2012).</li><li>Liebi, M., 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=Cholesterol-diethylenetriaminepentaacetate+complexed+with+thulium+ions+integrated+into+bicelles+to+increase+their+magnetic+alignability.">Cholesterol-diethylenetriaminepentaacetate complexed with thulium ions integrated into bicelles to increase their magnetic alignability.</a> J. Phys. Chem. B. 117 (47), 14743-14748 (2013).</li><li>Isabettini, S., 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=Tailoring+bicelle+morphology+and+thermal+stability+with+lanthanide-chelating+cholesterol+conjugates.">Tailoring bicelle morphology and thermal stability with lanthanide-chelating cholesterol conjugates.</a> Langmuir. 32, 9005-9014 (2016).</li><li>Isabettini, S., 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=Mastering+the+magnetic+susceptibility+of+magnetically+responsive+bicelles+with+3&#946;-Amino-5-Cholestene+and+complexed+lanthanide+ions.">Mastering the magnetic susceptibility of magnetically responsive bicelles with 3&#946;-Amino-5-Cholestene and complexed lanthanide ions.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 10820-10824 (2017).</li><li>De Angelis, A. A., Opella, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicelle+samples+for+solid-state+NMR+of+membrane+proteins.">Bicelle samples for solid-state NMR of membrane proteins.</a> Nat. Protoc. 2 (10), 2332-2338 (2007).</li><li>Son, W. S., 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="Q-Titration"+of+long-chain+and+short-chain+lipids+differentiates+between+structured+and+mobile+residues+of+membrane+proteins+studied+in+bicelles+by+solution+NMR+spectroscopy.">"Q-Titration" of long-chain and short-chain lipids differentiates between structured and mobile residues of membrane proteins studied in bicelles by solution NMR spectroscopy.</a> J. Magn. Reson. 214, 111-118 (2012).</li><li>. Bicelle Preparation Available from: <a target="_blank" href="https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation/bicelle-preparation">https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation/bicelle-preparation</a> (2017)</li><li>Isabettini, S., 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=Methods+for+Generating+Highly+Magnetically+Responsive+Lanthanide-Chelating+Phospholipid+Polymolecular+Assemblies.">Methods for Generating Highly Magnetically Responsive Lanthanide-Chelating Phospholipid Polymolecular Assemblies.</a> Langmuir. 33, 6363-6371 (2017).</li><li>Nieh, M. -. P., Glinka, C. J., Krueger, S., Prosser, R. S., Katsaras, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SANS+study+on+the+effect+of+lanthanide+ions+and+charged+lipids+on+the+morphology+of+phospholipid+mixtures.">SANS study on the effect of lanthanide ions and charged lipids on the morphology of phospholipid mixtures.</a> Biophysical Journal. 82 (5), 2487-2498 (2002).</li><li>Watts, A., Spooner, P. J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phospholipid+phase+transitions+as+revealed+by+NMR.">Phospholipid phase transitions as revealed by NMR.</a> Chem. Phys. Lip. 57, 195-211 (1991).</li><li>Bleaney, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+magnetic-resonance+shifts+in+solution+due+to+lanthanide+ions.">Nuclear magnetic-resonance shifts in solution due to lanthanide ions.</a> J. Magn. Reson. 8, 91-100 (1972).</li><li>Prosser, R. S., Volkov, V. B., Shiyanovskaya, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-state+NMR+studies+of+magnetically+aligned+phospholipid+membranes:+taming+lanthanides+for+membrane+protein+studies.">Solid-state NMR studies of magnetically aligned phospholipid membranes: taming lanthanides for membrane protein studies.</a> Biochem. Cell Biol. 76, 443-451 (1998).</li><li>Prosser, R. S., Volkov, V. B., Shiyanovskaya, I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+chelate-induced+magnetic+alignment+of+biological+membranes.">Novel chelate-induced magnetic alignment of biological membranes.</a> Biophys. J. 75, 2163-2169 (1998).</li><li>Shklyarevskiy, I. O., 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=Magnetic+alignment+of+self-assembled+anthracene+organogel+fibers.">Magnetic alignment of self-assembled anthracene organogel fibers.</a> Langmuir. 21, 2108-2112 (2005).</li><li>Christianen, P. C. M., Shklyarevskiy, I. O., Boamfa, M. I., Maan, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alignment+of+molecular+materials+in+high+magnetic+fields.">Alignment of molecular materials in high magnetic fields.</a> Physica B: Condens. Matter. 346, 255-261 (2004).</li><li>Maret, G., Dransfeld, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomolecules+and+polymers+in+high+steady+magnetic+fields.">Biomolecules and polymers in high steady magnetic fields.</a> Top. App. Phys. 57, 143-204 (1985).</li><li>Gielen, J. C., Shklyarevskiy, I. O., Schenning, A. P. H. J., Christianen, P. C. M., Maan, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+magnetic+birefringence+to+determine+the+molecular+arrangement+of+supramolecular+nanostructures.">Using magnetic birefringence to determine the molecular arrangement of supramolecular nanostructures.</a> Sci. Tech. Adv. Mater. 10 (1), 014601 (2009).</li><li>Shklyarevskiy, I. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Deformation and ordering of molecular assemblies in high magnetic fields. , (2005).</li><li>Fuller, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optical rheometry of complex fluids. , (1995).</li><li>Walde, P., Cosentino, K., Engel, H., Stano, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+vesicles:+preparations+and+applications.">Giant vesicles: preparations and applications.</a> ChemBioChem. 11, 848-865 (2010).</li><li>. Liposome Preparation Available from: <a target="_blank" href="https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation">https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation</a> (2017)</li><li>. Preparing Large, Unilamellar Vesicles by Extrusion (LUVET) Available from: <a target="_blank" href="https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation/luvet">https://avantilipids.com/tech-support/liposome-preparation/luvet</a> (2017)</li><li>Isabettini, S., 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=Molecular+engineering+of+lanthanide+ion+chelating+phospholipids+generating+assemblies+with+a+switched+magnetic+susceptibility.">Molecular engineering of lanthanide ion chelating phospholipids generating assemblies with a switched magnetic susceptibility.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 20991-21002 (2017).</li><li>Battaglia, M. R., Ritchie, G. L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+magnetic+anisotropies+from+the+Cotton-Mouton+effect.">Molecular magnetic anisotropies from the Cotton-Mouton effect.</a> J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2. 73 (2), 209-221 (1977).</li><li>Sprunt, S., Nounesis, G., Litster, J. D., Ratna, B., Shashidhar, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-field+magnetic+birefringence+study+of+the+phase+behavior+of+concentrated+solutions+of+phospholipid+tubules.">High-field magnetic birefringence study of the phase behavior of concentrated solutions of phospholipid tubules.</a> Phys. Rev. E. 48 (1), 328-339 (1993).</li><li>Zhao, J., 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=Continuous+paranematic+ordering+of+rigid+and+semiflexible+amyloid-Fe3O4+hybrid+fibrils+in+an+external+magnetic+field.">Continuous paranematic ordering of rigid and semiflexible amyloid-Fe3O4 hybrid fibrils in an external magnetic field.</a> Biomacromolecules. 17 (8), 2555-2561 (2016).</li></ol>

En detaljert redegjørelse for hvordan birefringence-målinger ble brukt i kombinasjon med SANS eksperimenter for å evaluere metoder for å generere svært magnetisk forståelsesfull Ln3 + chelaterande fosfolipider samlinger er Isabettini et al. 23 de foreslåtte fabrikasjon protokollene gjelder også for samlinger består av de lengre DPPC og DPPE-DTPA fosfolipider eller de som inneholder kjemisk utviklet steroid derivater i deres bilayer. 11 ,</s...

Bicelles er diskett-like polymolecular samlinger fra mange lipid blandinger. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 de er mye brukt for den strukturelle karakteristikken av membran biomolecules av NMR spektroskopi. 6 , 7 men siste innsats sikte på å utvide området mulige anvendelser. 5 , 8 , 9 mest studerte bicelle systemet består av en blanding av 1,2-dimyristoyl -sn- glycero-3-phosphocholine (DMPC), utgjør de planar del av forsamlingen, og 1,2-dihexanoyl -sn- glycero-3-phosphocholine (DHPC) phospholipid dekker kanten. 1 , 2 , 3 molekylær geometri fosfolipider komponere bilayer diktere arkitektur selv montert polymolecular strukturen. 4 , 5 erstattet DHPC med DMPE-DTPA genererer svært magnetisk responsive og tunable bicelle systemer. 10 , 11 DMPC/DMPE-DTPA/Ln3 + (molar forholdet 4:1:1) bicelles forbinder med mange flere spinn transisjonsmetall ioner (Ln3 +) på det bilayer overflaten, resulterer i en utvidet magnetiske respons. 10 videre erstatte vannløselige DHPC molekyler med DMPE-DTPA/Ln3 + gjør dannelsen av fortynning-resistente bicelles. 11
Den magnetiske alignability av Plane polymolecular samlinger er diktert av sin samlede Magnetisk energi,
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq1v2.jpg">(1)
hvor B er magnetisk feltstyrke, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq2.jpg"> magnetisk konstant, n hvor aggregering og <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq3.jpg"> molekylært diamagnetic mottakelighet anisotropy av lipider komponere bilayer. Derfor er svaret av DMPC/DMPE-DTPA/Ln3 + bicelles magnetfelt skreddersydd etter deres størrelse (samlet antall n) og molekylær diamagnetic mottakelighet anisotropy Δχ. Sistnevnte er lett oppnådd ved å endre innholdet av sin natur chelated Ln3 +. 12 , 13 , 14 , 15 presenterer kolesterol (Chol-OH) eller andre steroid derivater i bilayer tilbyr muligheten for tuning både samlet mange n og magnetiske mottakelighet Δχ av samlingene. 11 , 16 , 17 , 18 , 19 for en gitt lipid komposisjon, større samlinger inneholder flere lipider i stand til å bidra til Emag (større samlede nummer n), som resulterer i mer alignable arter. Størrelsen på DMPC/DHPC bicelles, for eksempel kontrollert konvensjonelt gjennom optimalisering av komponist lipid forholdet eller totale konsentrasjonen. 20 , 21 , 22 selv om dette er mulig i DMPC/DMPE-DTPA/Ln3 + bicelles, deres thermo-reversibel transformasjon fra bicelle til blemmer på oppvarming tilbyr lagt skreddersøm alternativer. Mekanisk betyr som ekstrudering gjennom membran filtre kan forme av blemmer. Magnetisk alignable bicelles genereres på kjøling til 5 ° C og deres dimensjoner er diktert fra vesicle forløpere. 11 Herein, vi fokus på potensialet til mekaniske fabrikasjon prosedyrer med DMPC/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 4:1:1) eller DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 16:4:5:5) som referanse systemer. Prosessen fungerer analogt når du arbeider med andre Ln3 + enn Tm3 +. Det brede spekter av muligheter som tilbys av disse teknikkene er uthevet i figur 1 og mye diskutert andre steder. 23
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56812/56812fig1.jpg"> 
Figur 1: skjematisk oversikt over mulig fabrikasjon prosedyrene. Studert magnetisk alignable Ln3 + chelaterande polymolecular samlingene er sammensatt av en DMPC/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 4:1:1) eller DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 16:4:5:5). Tørr lipid filmen er hydratiserte med en 50 mM fosfatbuffer på en pH-verdi på 7,4 totale lipid konsentrasjonen er 15 mM. En effektiv hydrering av lipid filmen krever enten fryse tiner sykluser (FT) eller oppvarming og kjøling sykluser (H &#38; C). H &#38; C sykluser er nødvendig å regenerere prøver etter siste fryse tining trinn, eller å regenerere prøver holdt frosne over en lengre periode hvis de brukes uten ytterligere ekstrudering. Disse trinnene er mye diskutert av Isabettini et al. 23 maksimalt alignable polymolecular samlinger er oppnådd, levere annen samling arkitekturer basert på lipid sammensetningen. Bicelle størrelse og magnetiske alignability er tunable ved ekstrudering (Ext) gjennom nanopore membran filtre. Presentert justering faktorer Af var beregnet fra 2D liten vinkel neutron spredning (San) mønstre av en DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 16:4:5:5) prøve ekstrudert gjennom enten 800, 400, 200 eller 100 nm porene. SANS målinger er en utfyllende måte å kvantifisere bicelle justering som ikke dekkes i mer detalj her. 11 , 16 the Af varierer fra -1 (parallell neutron spredning eller loddrett justering av bicelles med hensyn til magnetiske feltet retning) til 0 for isotropic spredning.<a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56812/56812fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
Strukturen på bicelles har blitt grundig studert av en rekke karakterisering teknikker. 13 justeringen av bicelles utsettes for et magnetfelt har vært kvantifisert med NMR spektroskopi eller liten vinkel neutron spredning (San) eksperimenter. 5 , 10 , 11 , 12 , 13 , 16 , 17 , 18 , 19 , 24 , 25 men Skift og utvidelse av NMR toppene forekommer i nærvær av Ln3 + er alvorlige begrensninger for metoden. 15 , 26 , 27 , 28 men SANS eksperimenter lider ikke av denne begrensningen, alternative og mer tilgjengelig teknikker er ønskelig for rutinemessig kvantifisering av magnetisk induserte tekstjustering samlinger i løsningen. Birefringence mål er en levedyktig og relativt enkelt alternativ. Analogt til NMR eksperimenter avsløre birefringence målinger verdifull informasjon om lipid rearrangements og lipid fasene forekommer i bilayer. Videre geometriske transformeringer forekommer i samlingen polymolecular med endring av forhold som temperatur, overvåkes. 11 , 12 , 13 , 16 magnetisk indusert birefringence Δn′ har blitt brukt til å studere ulike typer phospholipid. 13 , 29 , 30 birefringence målinger basert på fase moduleringsteknikk i et magnetfelt er en levedyktig metode for å finne retningen på bicelles. 12 , 16 , 18 , 29 , 31 , 32 muligheten for å undersøke bicelles med birefringence i høy magnetfelt til 35 T ble også demonstrert av M. Liebi et al. 13
Når polariserte lyset går inn i en Anisotrop materiale, vil det være brytes i en ordinære og ekstraordinære bølge. 11 to bølger har forskjellige hastigheter og er forskjøvet i fase en retardasjon ses. Graden av retardasjon ses måles og omgjort til et birefringence signal <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq5.jpg"> å kvantifisere graden av anisotropy i materiell hjelp
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq6.jpg">(2)
hvor λ er bølgelengdeområdet av laser og d er tykkelsen på prøven. Fosfolipider er optisk Anisotrop deres optiske aksen sammenfaller med sine lange molekylær akser, parallelt hydrokarbon haler. 11 , 12 ingen retardasjon måles hvis fosfolipider er tilfeldig orientert i løsningen. Retardasjon måles når fosfolipider justeres parallell til hverandre. Magnetisk indusert birefringence <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq5.jpg"> kan ha et positivt eller negativt fortegn avhengig av retningen på molekylene i magnetfeltet; se figur 2. Fosfolipider linje parallell til x-aksen vil resultere i en negativ <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq5.jpg"> </img>, mens de justert langs z-aksen medføre en positiv <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq5.jpg"> </img>. Ingen birefringence er observert når den optiske aksen faller sammen med retningen av lys overføring som phospholipid justerer parallelt med y-aksen.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56812/56812fig2.jpg"> 
Figur 2: Justering av fosfolipider og tilsvarende tegn på magnetisk indusert birefringence <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq12.jpg"> </img> . Tegnet av den målte <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq12.jpg"> avhenger av retningen på phospholipid i magnetfeltet. Stiplede linjer viser den optiske aksen molekylet. Lyset er polarisert på 45° og overfører i y-retningen. Det magnetiske feltet B er i z-retningen. Dette tallet er endret fra M. Liebi. 11 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56812/56812fig2large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
Ved en isotropic kolloidalt suspensjon av bicelles gå retningen av ordningen med fosfolipider i bilayer tapt, nullstille retardasjon ses. Bicelles må også justere for å orientere de optisk aktive fosfolipider i deres bilayers, forårsaker en retardasjon ses polariserte lyset. Derfor er birefringence en følsom verktøyet å kvantifisere den magnetiske alignability av polymolecular samlinger. Bicelles justert vinkelrett på det magnetiske feltet vil gi en positiv <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq5.jpg"> </img>, mens de justert parallell vil gi en negativ <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56812/56812eq5.jpg"> </img>. Tegnet avhenger av oppsettet og kan kontrolleres med en referanse prøve.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC)</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td>850345P</td>
			<td>&#62;99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-ethanolamine-diethylene triaminepentaacetate acid hexammonium salt (DMPE-DTPA)</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td>790535P</td>
			<td>&#62;99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thulium(III) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>439649</td>
			<td>anhydrous, powder, 99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dysprosium(III) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>325546</td>
			<td>anhydrous, powder, 99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ytterbium(III) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>439614</td>
			<td>anhydrous, powder, 99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>319988</td>
			<td>contains ethanol as stabilizer, ACS reagent, &#8805;99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34860</td>
			<td>&#8805;99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cholesterol</td>
			<td>Amresco</td>
			<td>433</td>
			<td>Ultra pure grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D2O</td>
			<td>ARMAR chemicals</td>
			<td>1410</td>
			<td>99.8 atom % D</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrapure water</td>
			<td>Millipore</td>
			<td></td>
			<td>Synergy pak2 (SYPK0SIX2), Millipack GP (MPGP02001)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>electronic pH meter</td>
			<td>Metrohm</td>
			<td>17440010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatmann Nuclepore 25 mm 100nm membrane filter</td>
			<td>VWR</td>
			<td>515-2028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatmann Nuclepore 25 mm 200nm membrane filter</td>
			<td>VWR</td>
			<td>515-2029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatmann Nuclepore 25 mm 400nm membrane filter</td>
			<td>VWR</td>
			<td>515-2030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatmann Nuclepore 25 mm 800nm membrane filter</td>
			<td>VWR</td>
			<td>515-2032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatmann Filter paper</td>
			<td>VWR</td>
			<td>230600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25 ml round bottom flask</td>
			<td>VWR</td>
			<td>201-1352</td>
			<td>14/23 NS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 ml glass snap-cup</td>
			<td>VWR</td>
			<td>548-0554</td>
			<td>ND18, 18x30mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.5 ml glass syringe</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium dihydrogen phosphate dihydrate</td>
			<td>Merk</td>
			<td>1.06342</td>
			<td>Salt used to make phosphate buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>di-Sodium hydrogen phosphate</td>
			<td>Merk</td>
			<td>1.06586</td>
			<td>Salt used to make phosphate buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid Nitrogen</td>
			<td>Carbagas</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressurized Nitrogen gas</td>
			<td>Carbagas</td>
			<td>-</td>
			<td>200 bar bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipid Extruder 10 ml</td>
			<td>Lipex</td>
			<td>-</td>
			<td>Fully equipped with thermobarrel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-pressure PVC tube</td>
			<td>GR NETUM</td>
			<td>-</td>
			<td>must resist more than 4 MPa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serto adaptors</td>
			<td>Sertot</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrile gloves</td>
			<td>VWR</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 ml glass pipettes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>612-1702</td>
			<td>230 mm long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diode Laser</td>
			<td>Newport</td>
			<td>LPM635-25C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DSP Dual Phase Lock-in Amplifier</td>
			<td>SRS</td>
			<td>SR830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode Detector</td>
			<td>Silonex Inc.</td>
			<td>SLSD-71N5</td>
			<td>5mm2, Silicon, photo-conductive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5.5 T Cryogenic Magnetic</td>
			<td>Cryogenic/Oerlikon AG</td>
			<td>-</td>
			<td>12 bar He-cooled. RW4000/6000 compressor, RGD 5/100 TA cryo-head</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Second order low pass filter</td>
			<td>home-built</td>
			<td>-</td>
			<td>Linear power supply 24V DC, second order, Sallen Key, cut-off frequency 360 Hz, +/- 12V, max 10 mA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoelastic modulator</td>
			<td>Hinds instruments</td>
			<td>PEM-90</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glan-Thompson Calcite Polarizer</td>
			<td>Newport</td>
			<td>10GT04</td>
			<td>25.4mm diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz sample cuvette</td>
			<td>Hellma</td>
			<td>165-10-40</td>
			<td>temperature controlled cell, 0.8 ml, 10mm path length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature probe</td>
			<td>Thermocontrol</td>
			<td>-</td>
			<td>Type K, 0.5mm diameter, Thermocoax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-polarizing mirrors</td>
			<td>Newport</td>
			<td>50326-1002</td>
			<td>25.4mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RS 232 cables</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>189284-02</td>
			<td>For Connecting to the RS-232 Port on the front of Compact FieldPoint Controllers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC 50 &#937; cable and connectors</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>763389-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cFP-AI-110</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>777318-110</td>
			<td>8-Channel Analog Voltage and Current Input Module for Compact FieldPoint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cFP-CB-1</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>778618-01</td>
			<td>Integrated Connector Block for Wiring to Compact FieldPoint I/O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cFP-CB-3</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>778618-03</td>
			<td>Integrated Isothermal Connector Block for Wiring Thermocouples to the cFP-TC-120 Module</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cFP-TC-120</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>777318-120</td>
			<td>8-Channel Thermocouple Input Module for Compact FieldPoint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cFP-1804</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>779490-01</td>
			<td>Ethernet/Serial Interface for NI Compact FieldPoint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabView 2010</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Industrial power supply</td>
			<td>Traco Power</td>
			<td>TCL 060-124</td>
			<td>100-240V AC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waterbath</td>
			<td>Julabo</td>
			<td>FP40-HE</td>
			<td>refrigerated/Heating Circulator</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication procedures and birefringence measurements for designing magnetically responsive lanthanide ion chelating phospholipid assemblies

Bicelles er tunable diskett-like polymolecular samlinger fra et stort utvalg av lipid blandinger. Programmer spenner fra membranen protein strukturelle studier av kjernefysiske magnetisk resonans (NRM) nanoVT utviklingen inkludert dannelsen av optisk aktiv og magnetisk valgbar gels. Slike teknologier krever høy kontroll montering størrelse, magnetiske svar og termisk motstand. Blandinger av 1,2-dimyristoyl -sn- glycero-3-phosphocholine (DMPC) og transisjonsmetall ion (Ln3 +) chelaterande phospholipid konjugert, 1,2-dimyristoyl -sn- glycero-3-phospho-ethanolamine-diethylene triaminepentaacetate () DMPE-DTPA), samle inn svært magnetisk forståelsesfull samlinger som DMPC/DMPE-DTPA/Ln3 + (molar forholdet 4:1:1) bicelles. Innføring av kolesterol (Chol-OH) og steroid derivater i bilayer fører til et annet sett med samlinger tilbyr unike fysikalsk-kjemiske egenskaper. For en gitt lipid komposisjon er den magnetiske alignability proporsjonal med størrelsen bicelle. Complexation av Ln3 + gir enestående magnetiske svar i både størrelse og justering retning. Thermo-reversibel sammenbruddet av disk-lignende strukturer i blemmer på oppvarming kan skreddersy samlingene dimensjoner ved ekstrudering gjennom membran filtre med definerte pore størrelser. Magnetisk alignable bicelles genereres av kjøling til 5 ° C, noe som resulterer i montering dimensjoner definert av vesicle forløpere. Her, denne fabrikasjon prosedyren er forklart og den magnetiske alignability for samlingene er kvantifisert ved birefringence målene under et 5,5 T magnetfelt. Birefringence signalet, som stammer fra phospholipid bilayer, kan ytterligere overvåking av polymolecular omveltningene i bilayer. Denne enkle teknikken er komplementære til NMR eksperimenter som brukes ofte til å beskrive bicelles.

Birefringence signalet fra en ikke-ekstruderte DMPC/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 4:1:1) eksempel var overvåket under en 5.5 T magnetiske felt under en oppvarming og avkjøling syklus fra 5 til 40 ° C og tilbake med en hastighet på 1 ° C/min (figur 6). Birefringence resultatene bekreftet høy magnetisk justeringer på 5 ° C med en verdi av 1,5 x 10-5, dobbelt så sterk som rapporterte ekstrudert systemer. 6</sup...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication Procedures and Birefringence Measurements for Designing Magnetically Responsive Lanthanide Ion Chelating Phospholipid Assemblies at JoVE.com

Fabrication Procedures and Birefringence Measurements for Designing Magnetically Responsive Lanthanide Ion Chelating Phospholipid Assemblies

Fabrikasjon prosedyrer for svært magnetisk forståelsesfull transisjonsmetall ion chelaterande polymolecular samlinger presenteres. Magnetisk svaret er diktert av montering størrelsen, som er skreddersydd ved ekstrudering gjennom nanopore membraner. Samlingene magnetiske alignability og temperatur-indusert strukturelle endringer overvåkes av birefringence mål, en gratis teknikk kjernefysiske magnetisk resonans og liten vinkel neutron spredning.

Fabrikasjon prosedyrer og Birefringence mål for utforme magnetisk forståelsesfull transisjonsmetall Ion chelaterande Phospholipid samlinger

Bicelles are tunable disk-like polymolecular assemblies formed from a large variety of lipid mixtures. Applications range from membrane protein structural ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Bygging og testing av Knappcelle av litium ion-batterier

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Karakterisering av elektrodematerialer for Lithium Ion og Sodium Ion batterier Bruke Synchrotron Radiation Teknikker

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

Artsdannelse og biotilgjengelighet Målinger av Miljø Plutonium Bruke Diffusion i Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Ohmsk Kontakt Fabrication Ved hjelp av en Focused-ion Beam Teknikk og elektrisk karakterisering for Layer Semiconductor nanostrukturer

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Syntese og funksjon av 3D Nano-graphene Materialer: Graphene aerogels og Graphene Makro Assemblies

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Synthesis of Ionic Liquid Based Electrolytes, Assembly of Li-ion Batteries, and Measurements of Performance at High Temperature

Syntese av ioniske væsken elektrolytter, Montering av Li-ion-batterier, og Målinger av ytelse ved høy temperatur

The chemical instability of the traditional electrolyte remains a safety issue in widely used energy storage devices such as Li-ion batteries. Li-ion ...

Magnetically Induced Rotating Rayleigh-Taylor Instability

Magnetisk Induced Rota Rayleigh-Taylor Ustabilitet

Classical techniques for investigating the Rayleigh-Taylor instability include using compressed gasses1, rocketry2 or linear electric motors3 to reverse ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Fokusert Ion strålen fabrikasjon av LiPON-baserte SSD litium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

Tre elektrode mynt celle forberedelse og elektrodeposisjon analyser for litium-ion batterier

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...

Measuring Magnetically-Tuned Ferroelectric Polarization in Liquid Crystals

Måle magnetisk-innstilt Ferroelectric polarisering i flytende krystaller

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due ...