미세 유체 제트를 사용하여 지질 이중층 소포 세대
Summary
물방울 인터페이스 지질 이중층에 대한 미세 유체 분사는 막 비대칭, 횡단 단백질의 결합, 재료의 캡슐화 제어와 소포를 생성 할 수있는 신뢰할 수있는 방법을 제공합니다. 이 기술은 구획화 된 생체 분자가 소망되는 생물학적 시스템의 다양한 연구에 적용 할 수있다.
Abstract
상향식 합성 생물학은 잠재적 생화학 시스템과, 최소한의 생물을 조사하고 재구성을위한 새로운 접근 방식을 제시한다. 이 새로운 필드는 아래에서 위로 복잡한 작동 시스템에 기본적인 생물학적 구성 요소를 설계하고 조립하는 엔지니어, 화학자, 생물 학자, 물리학을 결합한다. 이러한 상향식 (bottom-up) 시스템은 기본적인 생물학적 문의 및 혁신적인 치료 1,2 인공 세포의 개발로 이어질 수 있습니다. 거대한 단일 층 소포 (GUVs는) 때문에 자신의 세포와 같은 막 구조와 크기로 합성 생물학에 대한 모델의 플랫폼 역할을 할 수 있습니다. 미세 유체 분사 또는 microjetting는 제어 크기, 막 조성, 막 횡단 단백질 내장 한 캡슐 3 GUVs의 생성을 허용하는 기술이다. 이 방법의 기본 원리는 현탁 L 변형하는 압전 구동 잉크젯 장치에 의해 생성 된 다수의 고주파수 유체 펄스를 사용하는 것이다GUV에 IPID 이중층. 이 과정은 비누 필름에서 비누 거품을 불고에 가깝다. 분사 용액 감싸는 용액의 조성, 및 / 또는 구성 요소의 구성을 변화시킴으로써 이중층에 포함 연구자 받아서 소포를 만드는이 기술을 적용 할 수있다. 이 논문은 microjetting에 의해 물방울 인터페이스 이중층에서 간단한 소포를 생성하는 절차를 설명합니다.
Introduction
그것은 세포 생물학은 분자에서 세포에 대한 우리의 이해를 통합 포함하는 멀티 스케일의 문제가 점점 명백 해졌다. 따라서, 분자가 개별적으로 작동하는 방법을 정확하게 아는 것은 복잡한 세포의 행동을 이해하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 이것은 5를 추출 Xenopus의 지질 이중층 소포 4, 유사 분열 스핀들 어셈블리와 액틴 네트워크 상호 작용의 재구성에 의해 예시 된 바와 같이, 부분적으로 다 성분 시스템의 긴급 행동이 존재하는 것이며, 세균 세포 분열 기계 (6)의 공간적 역학. 생명체의 분자 프로세스를 해부의 환원의 접근 방식을 보완하는 방법 중 하나는 생물학적 최소 구성 요소를 사용하여 세포의 행동을 재구성의 반대 접근을하는 것입니다. 이 방법의 중요한 부분은 제한된 양의 생체 분자의 믿을 수있는 캡슐, 세포의 핵심 기능을 포함한다.
e_content "> 여러 가지 전략이 생체 모방 시스템을 공부 생체 분자를 캡슐화 존재한다. 가장 생물학적으로 관련 시스템이 세포의 세포막에 의해 부과 된 생화학 적 및 물리적 제약을 모방. electroformation 7로 거대한 단일 층 소포 (GUVs)의 형성 지질 이중층 막이다, 정제 된 단백질 작업에 문제가 될 수 GUV 세대 14에 가장 널리 사용되는 방법 중 하나는, 일반적으로 높은 소금 버퍼 (8)과의 비 호환성으로 인해 가난한 캡슐화 수율을 가지고 있습니다. Electroformation 또한 많은 양의 샘플이 필요합니다 (> 100 μL), , 비효율적 근접한 지질 층 사이 확산의 어려움으로 인해 큰 분자를 포함한다. 지질 소포를 생성하기위한 여러 가지 미세 유체 접근 방식. W / O (레이어 물 – 기름 – 물 사이에 두 개의 인터페이스를 통해 구성 요소를 전달하는 이중 에멀젼 방법을 개발 한 / W), 할머니의 증발에 의존지질 이중층 형성 9를 구동 할 latile 용매. 기타 지질 이중층 소포 (10) 또는 두 개의 독립적 인 단계 (11)에서의 연속적인 스트림을 생성 미세 조립 라인을 사용했다. 우리는 빠르게 조절 크기, 조성, 및 캡슐화 GUVs 생산하는 액적 인터페이스 이중층 (12)에 대해 유체 펄스를인가에 기초하여 대안적인 기술을 개발했다. 미세 유체 분사로 알려진 우리의 접근 방식은 생물학적 다양한 문제를 조사하는 기능 생체 분자 시스템을 만들기위한 접근 방식을 제공, 기존의 여러 소포 세대 기술의 결합 된 이점을 제공합니다.Protocol
Representative Results
Discussion
대부분의 기술은 electroformation, 에멀젼, 비말 세대 14-16를 포함, 소포 생성을 위해 개발되었다. 그러나 새로운 실험 기술은 생명체에 성장 유사성 생물학적 시스템의 설계를 허용 할 필요합니다. 특히 미세 유체 방법은 가까운 생물학 소포 모델을 가져, 막 unilamellarity 크기의 단 분산, 내부 내용 (17, 18)을 관리하는 컨트롤의 증가 수준을 제안했다. 또한, 미세 유체 분사를 사용하여 특…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 microjetting 매개 변수에 대한 조언 버클리 캘리포니아 대학의 플레처 연구소에서 마이크 Vahey 감사합니다. 이 작품은 NIH 보조금 HL117748 DP2-01가 후원했다.
Materials
| 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 |
| 33mm PVDF filters, 0.2 µm | Fisher Scientific | SLGV033RS | |
| 1ml syringes | Fisher Scientific | 14823434 | |
| n-Decane | Acros Organics | 111871000 | |
| Glucose | Acros Organics | 410950010 | |
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S7903-1KG | |
| Methylcellulose | Fisher Scientific | NC9084958 | |
| 1/8" 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 | Home made | N/A | CAD designs are available upon request |
References
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