Name: assembly and characterization of biomolecular memristors consisting of ion channel-doped lipid membranes
Uploaded: 2019-03-09T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assembly and Characterization of Biomolecular Memristors Consisting of Ion Channel-doped Lipid Membranes at JoVE.com

Sostegno finanziario è stato fornito dalla National Science Foundation Grant NSF ECCS-1631472. Ricerca per G.J.T., C.D.S, A.B., e c.p.c. parzialmente è stato sponsorizzato dal diretto di laboratorio ricerca e sviluppo programma di Oak Ridge National Laboratory, gestito da UT-Battelle, LLC, per l'US Department of Energy. Una parte di questa ricerca è stata condotta presso il centro per Nanophase Materials Sciences, che è un DOE Office of Science utente Facility.

1. precauzioni e istruzioni generali
<ol><li>Selezionare adatto, intatto di misurazione/miscelazione cristalleria (beute, bicchieri, ecc.) e altri articoli da laboratorio (spatole, cucchiai, ecc.) per l'uso.</li>
	<li>Gestire la cristalleria con attenzione per evitare di danneggiare e indossare guanti in lattice o nitrile per evitare di contaminare la cristalleria/labware con residui dalla punta delle dita e per proteggere la pelle.</li>
	<li>Selezionate cristalleria/labware pulito accuratamente con ac...

<ol>
	<li>Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neurobiology+of+learning+and+memory.">The neurobiology of learning and memory.</a> Science. 233 (4767), 941-947 (1986).</li><li>Squire, L. 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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=Capacitive+Detection+of+Low-Enthalpy,+Higher-Order+Phase+Transitions+in+Synthetic+and+Natural+Composition+Lipid+Membranes.">Capacitive Detection of Low-Enthalpy, Higher-Order Phase Transitions in Synthetic and Natural Composition Lipid Membranes.</a> Langmuir. 33 (38), 10016-10026 (2017).</li><li>Taylor, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+interrogation+of+asymmetric+droplet+interface+bilayers+reveals+surface-bound+alamethicin+induces+lipid+flip-flop.">Electrophysiological interrogation of asymmetric droplet interface bilayers reveals surface-bound alamethicin induces lipid flip-flop.</a> Biochimica et biophysica acta (BBA)-Biomembranes. , (2018).</li><li>Sarles, S. A., Garrison, K. L., Young, T. T., Leo, D. 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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physical encapsulation of interface bilayers. , (2010).</li><li>JoVE Science Education Datatbase. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Chemistry+II.+Cleaning+Glassware.">Organic Chemistry II. Cleaning Glassware.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2018).</li><li>Taylor, G. J., Sarles, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heating-enabled+formation+of+droplet+interface+bilayers+using+Escherichia+coli+total+lipid+extract.">Heating-enabled formation of droplet interface bilayers using Escherichia coli total lipid extract.</a> Langmuir. 31 (1), 325-337 (2014).</li><li>Shlyonsky, V., Dupuis, F., Gall, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+OpenPicoAmp:+an+open-source+planar+lipid+bilayer+amplifier+for+hands-on+learning+of+neuroscience.">The OpenPicoAmp: an open-source planar lipid bilayer amplifier for hands-on learning of neuroscience.</a> Plos One. 9 (9), e108097 (2014).</li><li>Najem, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micropipette-based+Method+for+Incorporation+And+Stimulation+of+Bacterial+Mechanosensitive+Ion+Channels+in+Droplet+Interface+Bilayers.">Micropipette-based Method for Incorporation And Stimulation of Bacterial Mechanosensitive Ion Channels in Droplet Interface Bilayers.</a> Journal of Visualized Experiments. (105), (2015).</li><li>Bayley, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+interface+bilayers.">Droplet interface bilayers.</a> Molecular Biosystems. 4 (12), 1191-1208 (2008).</li><li>Nguyen, M., Srijanto, B., Retterer, S., Collier, C. P., Sarles, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+trapping+for+rapid+assembly+and+in+situ+electrical+characterization+of+droplet+interface+bilayer+arrays.">Hydrodynamic trapping for rapid assembly and in situ electrical characterization of droplet interface bilayer arrays.</a> Lab on a Chip. 16, 3576-3588 (2016).</li><li>Weiss, R., Najem, J. S., Hasan, M. S., Schuman, C. D., Belianinov, A., Collier, C. P., Sarles, S. A., Rose, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Soft-Matter+Biomolecular+Memristor+Synapse+for+Neuromorphic+Systems.">A Soft-Matter Biomolecular Memristor Synapse for Neuromorphic Systems.</a> , (2018).</li></ol>

Questa carta presenta un protocollo per l'assemblaggio e caratterizzazione biomolecolare memristors basato su ione drogato con canale sintetico biomembrane formata tra due gocce d'acqua in olio. Il dispositivo materia soffice, due terminali è stato progettato e studiato per: 1) superare i vincoli che sono associati con tecnologia a stato solido, come rumore elevato, elevato consumo di energia e alta commutazione tensioni, imitare 2) più molto attentamente la composizione, struttura commutazione meccanismi biologiche si...

È ampiamente riconosciuto che le sinapsi biologiche sono responsabili per l'elevata efficienza ed enorme parallelismo del cervello dovuto la loro capacità di imparare ed elaborare le informazioni in modi altamente adattabili. Questa funzionalità coordinata emerge da multipli, altamente complessi meccanismi molecolari che guidano entrambi plasticità sinaptica a breve termine e a lungo termine1,2,3,4,5. Sistemi di calcolo focalizzeranno mirano a emulare le funzionalità sinaptiche a livelli prossimi alla densità, complessità e l'efficienza energetica del cervello, che sono necessari per la prossima generazione di computer cervello-come6,7 , 8. Tuttavia, riproduce la funzionalità sinaptica utilizzando elementi del tradizionale circuito elettronico è praticamente impossibile9, invece che richiedono la progettazione e la fabbricazione di nuovi elementi di hardware che può adattarsi ai segnali in ingresso e ricordare informazioni storie9. Questi tipi di sinapsi-ispirato hardware sono conosciuti come mem-elements9,10,11 (elementi di abbreviazione di memoria), che, secondo Di Ventra et al.9,11, sono passivo, due terminali dispositivi cui resistenza, capacitanza o induttanza possa essere riconfigurato in risposta agli stimoli esterni, e che può ricordare stati precedenti11. Per raggiungere livelli di consumo di energia si avvicina a quelli nel cervello, questi elementi dovrebbero impiegare materiali e meccanismi di plasticità sinaptica12simili.
Fin qui, due terminali memristors13,14,15 principalmente sono state costruite utilizzando tecnologia di (CMOS) metallo-ossido-semiconduttore complementare, caratterizzata da tensioni di commutazione ad alta e alta rumore. Questa tecnologia non si adatta bene a causa di alto consumo energetico e bassa densità. Per risolvere queste limitazioni, più organici e polimerici memristors sono state costruite recentemente. Tuttavia, questi dispositivi presentano significativamente più lento commutazione dinamica a causa della diffusione di ioni richiede molto tempo attraverso un polimero conduttivo matrice16,17. Di conseguenza, i meccanismi con cui entrambi i dispositivi basati su CMOS e organici memristive emulano sinapsi-ispirato funzionalità sono altamente fenomenologici, che comprende solo alcune funzionalità sinaptica come plasticità dipendente Timing (STDP) Spike per il 18, mentre con vista altro tasto funzioni che svolgono anche un ruolo essenziale nel rendere il cervello un computer potente ed efficiente, come plasticità a breve termine, pre-sinaptica19.
Recentemente, abbiamo introdotto una nuova classe di memristive dispositivi12 con peptidi attivati tensione incorporati nelle membrane lipidiche biomimetici che simula la composizione biomolecolare, struttura della membrana e ione canale attivato commutazione meccanismi biologici sinapsi20.  Qui, descriviamo come assemblare ed elettricamente interrogare questi dispositivi di due terminali, con focus specifico su come valutare la plasticità a breve termine per l'attuazione nella linea di apprendimento applicazioni12. Montaggio del dispositivo si basa sul metodo della gocciolina interfaccia doppio strato (DIB)21 , che è stato usato estesamente negli ultimi anni per studiare la biofisica delle membrane modello21 e membrana-limitano agli ioni canali22,23, 24e come blocchetti di costruzione per lo sviluppo di materiali stimoli-sensible a reagire25,26. Descriviamo il processo di assemblaggio e interrogatorio di membrana in dettaglio per coloro che sono interessati nelle applicazioni focalizzeranno ma hanno limitato l'esperienza in biomateriali o membrana biologia. Il protocollo comprende anche una descrizione completa della procedura di caratterizzazione, che è importante quanto il processo di assemblaggio, dato il dinamica e riconfigurabile proprietà elettriche del dispositivo27. La procedura e rappresentante risultati descritti qui sono fondamenti per una nuova classe di basso costo, basso consumo, mem-elementi morbidi basati su interfacce del lipido e altre biomolecole per le applicazioni in focalizzeranno computing, strutture autonome e sistemi, e anche interfacce cervello-computer adattivo.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1429px;" width="1428">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;width:377px;">1,2-diphytanoy-sn-glycero-3-phosphocholine (DPhPC)</td>
			<td style="width:206px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:183px;">850356P/850356C</td>
			<td style="width:663px;">Purchased as lyophilized powder (P) or in chloroform (C)&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;width:377px;">Agarose&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">A9539</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Agarose (0.5g Agarose Tablets)</td>
			<td style="width:206px;">Benchmark</td>
			<td style="width:183px;">A2501</td>
			<td>You can either use the powder form or the tablets&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Alamethicin&#160;</td>
			<td style="width:206px;">AG Scientific</td>
			<td style="width:183px;">A-1286</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Analytical balance&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Mettler Toledo</td>
			<td>ME204TE/00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Axopatch 200B Amplifier&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:183px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;width:377px;">BK Precision 4017B 10 MHz DDs Sweep/Function Generator</td>
			<td style="width:206px;">Digi-Key</td>
			<td style="width:183px;">BK4017B-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Borosilicate Glass Capillaries</td>
			<td style="width:206px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:183px;">1B100F-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Brain Total Lipid Extracts (Porcine)</td>
			<td style="width:206px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:183px;">131101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">DigiData 1440A system</td>
			<td style="width:206px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:183px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Extruder Set With Holder/Heating Block&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:183px;">610000</td>
			<td>This includes a mini-extruder, 2 syringes, 100 PC membranes, 100 filter supports, and 1 holder/heating block</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Freezer (-20 &#176;C)</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">SCUCBI0420AD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Glassware</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Hexadecane, 99%</td>
			<td style="width:206px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">544-76-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Isopropyl Alcohol</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">BDH1133-4LP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Microelectrode Holder&#160;</td>
			<td style="width:206px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:183px;">MEH1S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">MOPS</td>
			<td style="width:206px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">M1254</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:25px;width:377px;">Nitrogen (N2) Gas</td>
			<td style="width:206px;">Airgas</td>
			<td style="width:183px;">UN1066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Parafilm M All-Purpose Laboratory Film</td>
			<td style="width:206px;">Parafilm</td>
			<td style="width:183px;">PM999</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Powder Free Soft Nitrile Examination Gloves&#160;</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">CA89-38-272</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Precleaned Microscope Sildes&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:183px;">22-267-013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Refrigirator (4 &#176;C)</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">SCUCFS-0504G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Silver wire</td>
			<td style="width:206px;">GoodFellow</td>
			<td>147-346-94</td>
			<td>Different diameters could be used depending on the application&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Sodium Chloride (KCl)</td>
			<td style="width:206px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">P3911</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Stirring Hot Plate</td>
			<td style="width:206px;">Thermo Scientific&#160;</td>
			<td style="width:183px;">SP131325</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">VWR Light-Duty Tissue Wipers</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">82003-820</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">VWR Scientific 50D Ultrasonic Cleaner</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">13089</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assembly and characterization of biomolecular memristors consisting of ion channel-doped lipid membranes

La capacità di ricreare la funzionalità sinaptica in elementi del circuito sintetico è essenziale per focalizzeranno informatica sistemi che cercano di emulare le competenze cognitive del cervello con densità ed efficienza paragonabile. Ad oggi, basata sul silicio transistori con tre terminali e due terminali memristors sono stati ampiamente utilizzati nei circuiti di neuromorphic, in gran parte dovuto la loro capacità di co-localizzare la memoria e l'elaborazione delle informazioni. Eppure questi dispositivi non possono raggiungere l'interconnettività e la complessità del cervello perché sono affamati di potere, non riescono a imitare chiave funzionalità sinaptica e soffrono di rumore elevati e alte tensioni di comando. Per superare queste limitazioni, abbiamo sviluppato e caratterizzato un memristor biomolecolari che simula la composizione, struttura e caratteristiche di commutazione delle sinapsi biologiche. Qui, descriviamo il processo di assemblaggio e caratterizzazione biomolecolare memristors costituito da un doppio strato di 5 nm di spessore lipidico formano tra le goccioline di acqua del lipido-funzionalizzati in olio e drogato con peptidi alameticina tensione-attivato. Mentre simili protocolli di assemblaggio sono stati utilizzati per indagare le proprietà biofisiche delle membrane lipidiche gocciolina-sostenuto e canali ionici di membrana-limita, in questo articolo si concentra sulle modifiche chiave del metodo gocciolina interfaccia doppio strato essenziale per ottenere prestazioni coerenti memristor. In particolare, descriviamo il processo di preparazione dei liposomi e l'incorporazione dei peptidi alameticina in membrane bilayer del lipido e le concentrazioni adeguate di ciascun costituente, nonché il loro impatto sulla risposta globale della memristors. Abbiamo inoltre dettagliatamente il processo di caratterizzazione di memristors biomolecolari, compresa la misurazione e analisi delle relazioni di tensione-corrente memristive ottenuta mediante voltammetria ciclica, come pure la plasticità a breve termine e l'apprendimento graduale in risposta a treni di impulsi di tensione.

Figura 1 Visualizza la configurazione sperimentale utilizzata per assemblare e caratterizzare il memristor biomolecolari. Abbassare le estremità libere degli elettrodi alla parte inferiore del serbatoio dell'olio, come mostrato in Figura 1b, è stato trovato utile per minimizzare le vibrazioni degli elettrodi e le goccioline che possono provocare variazioni nella zona misurata corrente e doppio strato, specialmente nei casi in dove l'olio da riscaldamento può ...

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Assembly and Characterization of Biomolecular Memristors Consisting of Ion Channel-doped Lipid Membranes

Morbido, bassa potenza, biomolecolari memristors sfruttare simile composizione, struttura e meccanismi di bio-sinapsi di commutazione. Presentato qui è un protocollo da assemblare e caratterizzazione biomolecolare memristors ottenuto da isolante lipidici formate tra le goccioline di acqua in olio. L'incorporazione di tensione-attivato alameticina risultati di peptidi in memristive conduttanza ionica attraverso la membrana.

Assemblaggio e caratterizzazione biomolecolare Memristors costituito da membrane lipidiche drogato con scanalatura dello ione

The ability to recreate synaptic functionalities in synthetic circuit elements is essential for neuromorphic computing systems that seek to emulate the ...

Il nostro protocollo descrive come assemblare e caratterizzare elettricamente una biomembrana drogata da peptidi che imita da vicino la composizione, la struttura e le proprietà di trasporto delle sinapsi biologiche e che mostra una resistenza alla memoria tonnibile. Questa tecnica consente agli utenti di valutare la dipendente dall'attività, la resistenza alla memoria e la plasticità a breve termine nei sistemi ingegnerizzati su scale di tempo e livelli di eccitazione rilevanti per sinapsi biologiche e canali ionici. Questa tecnica fornisce una struttura per caratterizzare le membrane biomimetiche contenenti canali ionici attivati dalla tensione, rendendola applicabile alla caratterizzazione di una varietà di processi di trasporto cellulare, compresi quelli nei neuroni.Il nostro suggerimento ai nuovi ricercatori è di diventare prima abili nel preparare soluzioni liposomiche e assemblare un bistrato di interfaccia a goccia su elettrodi di tipo filo. Vedere in prima persona il processo di erogazione e posizionamento delle goccioline sugli elettrodi semplifica questa tecnica per la formazione di due strato, rendendola immediatamente accessibile a tutti. A dimostrare questa procedura sarà il dottor Joseph Najem, un postdoc del mio laboratorio.Per iniziare, preparare la soluzione di calcio di alametina nel tubo di microcentrifugo sciogliendo la polvere di peptidi di alametina in etanolo a una concentrazione finale di 2,5 milligrammi per millilitro. Vortice brevemente il tubo per mescolare bene e conservare la soluzione stock in un congelatore meno 20 gradi Celsius. In un tubo Safe-Lock da 1,5 millilitri, aggiungere un microlitro di soluzione di alametina a 99 microlitri della soluzione A per ottenere una concentrazione finale di alametica di 13 micromolari nella sospensione liposoma.Vortice da mescolare bene. La soluzione liposoma peptidica risultante è la soluzione B.Mescolare 117 microlitri della soluzione A con 10 microlitri della soluzione B per ottenere una concentrazione finale di alametina di un micromolare, quindi vortice per mescolare bene. Fare riferimento alla soluzione risultante come C.Store le soluzioni B e C a quattro gradi Celsius.Posizionare un lato di vetro spesso un millimetro 25 volte 75 millimetri sul palco di un microscopio invertito. Distribuire alcune gocce di olio di esadecano al centro dello scivolo di vetro, quindi posizionare il serbatoio dell'olio direttamente sull'olio sullo scivolo di vetro. Riempire completamente il serbatoio dell'olio con olio di esadecano.Assicurarsi che il serbatoio sia posizionato sopra l'obiettivo. Quindi collegare il supporto dell'elettrodo allo stadio di testa di un amplificatore di corrente montato su un micromanipolatore. Il micromanipolatore riduce al minimo la lunghezza dell'elettrodo e il rumore elettrico.Quindi, montare il supporto in micropipetta di vetro con il secondo filo di cloruro argento-argento su un altro micromanipolatore. Utilizzando i micromanipolatori, posizionare gli elettrodi in modo che le punte rivestite di agarosio dei fili di cloruro argento-argento siano completamente sommerse nel serbatoio dell'olio su un piano verticale simile. Allineare i due elettrodi e separarli di alcuni millimetri.Per formare il bistrato lipidico, spostare gli elettrodi verticalmente nella fase dell'olio. Utilizzare la micropipetta per depositare 200 nanolitri di soluzione lipidica A su ciascuno dei fili. Attendere da tre a cinque minuti per consentire l'assemblaggio spontaneo del monostrato lipidico all'interfaccia dell'olio d'acqua.Le goccioline potrebbero abbassarsi se l'olio circostante è sufficientemente meno denso. Successivamente, abbassare gli elettrodi per ri-immergersi fino a quando le estremità di entrambi gli elettrodi toccano a malapena il fondo del serbatoio dell'olio. Quindi, per formare il bistrato, spostare gli elettrodi orizzontalmente per portare le goccioline in contatto.Per ottenere la relazione pizzicata, isterica, di tensione di corrente, utilizzare un generatore di funzioni per applicare una forma d'onda di tensione triangolare o sinusoidale a una membrana lipidica priva di alamethicina assemblata con goccioline della soluzione A.Registrare la risposta di corrente indotta attraverso più frequenze. Per registrare la dimensione del bistrato lipidico interfacciale, misurare il diametro della membrana lipidica su computer o registrare l'ampiezza di corrente dal picco al picco risultante dall'onda triangolare da 10 hertz, 10 millivolt per calcolare l'area della membrana. Togliere i fili dalla fase dell'olio per rimuovere le goccioline che non contengono alametina.Aggiungere nuove goccioline acquose utilizzando la soluzione C e formare un bistrato lipidico. In base all'ampiezza della corrente d'onda quadrata, utilizzare i micromanipolatori per regolare il contatto tra goccioline, in modo che il bistrato abbia un'area simile a quella formata in precedenza. Quindi applicare una forma d'onda di tensione da 10 e 10 millivolt e registrare la risposta di corrente indotta come in precedenza.Per condurre esperimenti di impulsi utilizzando un software di programmazione personalizzato e una sorgente di tensione analogica, generare impulsi di tensione con ampiezze specifiche alte e basse in tempo e fuori tempo. Registrare la corrente in risposta agli impulsi applicati. La trama tra corrente e tensione mostra la risposta di corrente diversa da zero all'applicazione di una distorsione di tensione a un bistrato lipidico privo di alametina.Aggiungere 0,017 hertz, una frequenza in cui l'impedenza è dominata dalla resistenza della membrana. Una risposta a bassa corrente ohmica è mostrata per la membrana altamente isolante. La trama di un bistrato lipidico formato tra due goccioline contenenti peptidi di alametina mostra correnti esponenzialmente crescenti a tensioni superiori alla soglia di inserimento di 100 millivolt.Ad alta tensione, i peptidi di alametina che risiedono sulla superficie del bistrato lipidico si inseriscono nella membrana e si aggregano per formare pori conduttivi. Le risposte di corrente simmetrica ad entrambe le polarità sono dovute all'inserimento e all'aggregazione di popolazioni separate di peptidi dai lati opposti della membrana. La corrente capacitiva deve essere sottratta dalla corrente totale per ottenere solo la risposta memristive, pizzicata di corrente-tensione dell'isteresi.La risposta del memristor biomolecolare ai successivi impulsi di tensione con un aumento della conduttività durante il tempo di inneggio, nonostante il ripristino intermittente di uno stato isolante durante ogni tempo libero. Sia lo stimolo attuale che gli stimoli precedenti contribuiscono all'attuale aumento. I monostrati coesi su entrambe le goccioline devono formarsi prima di riunirli per formare il bistrato.Se le goccioline vengono riunite troppo presto, si uniscono e non si forma alcun bistrato. Stiamo ora progettando e fabbricando reti neurali di base microfluidiche costituite da neuroni a stato solido collegati da sinapsi basate su membrana supportate dall'ottimizzazione dell'assimilazione della rete di supercomputer ad alte prestazioni presso ORNL. Questi memristors sono i primi ad avere la composizione, la struttura, il meccanismo di commutazione e il trasporto ionica di sinapsi biologiche.Forniscono così una base biomolecolare arredata aggiungendo calcolo e memoria simili a cervelli.

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Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

Biomolecolare Detection impiega il sensore di immagine interferometrica riflettanza (IRIS)

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

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Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Sintesi, assemblaggio e caratterizzazione di film monostrato Protetta delle nanoparticelle d&#39;oro per Elettrochimica proteine ​​monostrato

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Isolation of Cellular Lipid Droplets: Two Purification Techniques Starting from Yeast Cells and Human Placentas

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Focalizzata la litografia del fascio ionico per esacire di nano-architetture nei microelettrodi

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