पानी/एयर इंटरफेस पर हाइड्रोफोबिक कार्बनिक अणुओं के साथ डॉप्ड हाइब्रिड लिपिड झिल्ली की आत्म-असेंबली
Summary
हम तांबे (II) 2,9,16, 23-टेट्रा-टेर्ट-ब्यूटिल-29एच, 31H-थैलोसाइन (CuPc) अणुओं के साथ लिपिड बाइलेयर को डोपिंग करके पानी/एयर इंटरफेस पर हाइब्रिड लिपिड झिल्ली के उत्पादन के लिए एक प्रोटोकॉल की रिपोर्ट करते हैं । परिणामस्वरूप हाइब्रिड लिपिड झिल्ली में लिपिड/क्यूपीसी/लिपिड सैंडविच संरचना होती है । इस प्रोटोकॉल को अन्य कार्यात्मक नैनोमैटेरियल्स के गठन के लिए भी लागू किया जा सकता है।
Abstract
अल्ट्राथिन मोटाई (3-4 एनएम), अल्ट्राहाई प्रतिरोधक क्षमता, तरलता और आत्म-असेंबली क्षमता सहित उनके अद्वितीय गुणों के कारण, लिपिड बाइलेयर को आसानी से कार्यात्मक किया जा सकता है और जैव-सेंसर और जैव-उपकरणों जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया गया है। इस अध्ययन में, हमने एक प्लानर कार्बनिक अणु पेश किया: कॉपर (II) 2,9,16,23-टेट्रा-टेर्ट-ब्यूटिल-29H, 31H-थैलोसाइनाइन (CuPc) डोप लिपिड झिल्ली के लिए। क्यूपीसी/लिपिड हाइब्रिड झिल्ली स्वयं विधानसभा द्वारा पानी/एयर इंटरफेस पर रूपों । इस झिल्ली में, हाइड्रोफोबिक क्यूपीसी अणु लिपिड अणुओं की हाइड्रोफोबिक पूंछ के बीच स्थित होते हैं, जो लिपिड/क्यूपीसी/लिपिड सैंडविच संरचना बनाते हैं । दिलचस्प बात यह है कि एक सी सब्सट्रेट पर हाइब्रिड झिल्ली को स्थानांतरित करके एक हवा-स्थिर हाइब्रिड लिपिड बाइलेयर आसानी से बनाया जा सकता है। हम नैनोमैटेरियल्स को लिपिड बाइलेयर सिस्टम में शामिल करने के लिए एक सीधी विधि की रिपोर्ट करते हैं, जो बायोसेंसर और बायोडिवाइस के निर्माण के लिए एक नई पद्धति का प्रतिनिधित्व करता है।
Introduction
कोशिका झिल्ली के आवश्यक ढांचे के रूप में, कोशिकाओं के इंटीरियर को लिपिड बाइलेयर सिस्टम द्वारा बाहरी से अलग किया जाता है। इस प्रणाली में एम्फीफिलिक फॉस्फोलिपिड होते हैं, जो हाइड्रोफिलिक फॉस्फोरिक एस्टर “हेड्स” और हाइड्रोफोबिक फैटी एसिड “पूंछ” से बने होते हैं। जलीय वातावरण में लिपिड बाइलेयर्स की उल्लेखनीय तरलता और आत्म-असेंबली क्षमता के कारण1,2, कृत्रिम लिपिड बिलेयर सरल तरीकों का उपयोग करके बनाए जा सकते हैं3,4. विभिन्न प्रकार के झिल्ली प्रोटीन, जैसे आयन चैनल, झिल्ली रिसेप्टर्स और एंजाइम, कृत्रिम लिपिड बाइलेयर में शामिल किए गए हैं ताकि कोशिका झिल्ली5,6के कार्यों की नकल और अध्ययन किया जा सके। हाल ही में, लिपिड बिलायलर्स को कार्यात्मक संकर झिल्ली7,8,9,10, 12, 13बनाने के लिए नैनोमैटेरियल्स (जैसे, धातु नैनोकण, ग्राफीन और कार्बन नैनोट्यूब) के साथ डोप किया गया है। इस तरह की संकर झिल्ली बनाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि में डॉप्ड लिपिड वेसिकल्स का गठन शामिल है, जिसमें संशोधित एयू-नैनोकण7 या कार्बन नैनोट्यूब11जैसे हाइड्रोफोबिक सामग्री होती है, और परिणामस्वरूप वेसिकल्स को फिर प्लानर समर्थित लिपिड बाइलेयर्स में जोड़ा जाता है। हालांकि, यह दृष्टिकोण जटिल और समय लेने वाला है, जो इस तरह के हाइब्रिड झिल्ली के संभावित उपयोगों को सीमित करता है।
इस कार्य में, लिपिड झिल्ली को कार्बनिक अणुओं के साथ डोप किया गया था ताकि स्वयं-असेंबली द्वारा पानी/एयर इंटरफेस पर गठित हाइब्रिड लिपिड झिल्ली का उत्पादन किया जा सके । इस प्रोटोकॉल में तीन चरण शामिल हैं: मिश्रित समाधान की तैयारी, पानी/एयर इंटरफेस पर एक हाइब्रिड झिल्ली का गठन, और एक एसआई सब्सट्रेट पर झिल्ली का हस्तांतरण। पहले से रिपोर्ट किए गए अन्य तरीकों की तुलना में, यहां वर्णित विधि सरल है और इसके लिए परिष्कृत इंस्ट्रूमेंटेशन की आवश्यकता नहीं है। इस विधि का उपयोग करके, एक बड़े क्षेत्र के साथ हवा-स्थिर हाइब्रिड लिपिड झिल्ली कम समय में बनाई जा सकती है। इस अध्ययन में उपयोग किया जाने वाला नैनोमटेरियल एक अर्धचालक कार्बनिक अणु, तांबा (II) 2,9,16,23-टेट्रा-टेर्ट-ब्यूटाइल-29H, 31H-थैलोसाइनिन (सीयूपीसी) है, जिसका व्यापक रूप से सौर कोशिकाओं, फोटोडिटेक्टर, गैस सेंसर और उत्प्रेरक14,15सहित कई अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। CuPc, एक प्लैनर संरचना के साथ एक छोटे से कार्बनिक अणु, अपनी हाइड्रोफोबिक विशेषताओं के लिए फॉस्फोलिपिड्स जोड़ी की “पूंछ” के लिए एक उच्च लगाव है । अन्य समूहों ने बताया है कि क्यूपीसी अणु16,17अत्यधिक आदेशित संरचनाओं के गठन के साथ एकल-क्रिस्टल सतहों पर स्वयं को इकट्ठा कर सकते हैं। इसलिए, यह बहुत संभव है कि क्यूपीसी अणुओं को आत्म-असेंबली के माध्यम से लिपिड बिलेयर्स में शामिल किया जा सकता है।
हम झिल्ली बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं का विस्तृत विवरण प्रदान करते हैं और इस प्रक्रिया को सुचारू रूप से लागू करने के लिए कुछ सुझाव प्रदान करते हैं। इसके अलावा, हम हाइब्रिड लिपिड झिल्ली के कुछ प्रस्तुतीय परिणाम प्रस्तुत करते हैं, और इस विधि के संभावित अनुप्रयोगों पर चर्चा करते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
हाइब्रिड झिल्ली के अग्रदूत समाधान में, शुद्ध क्लोरोफॉर्म के बजाय एक मिश्रित कार्बनिक सॉल्वेंट (क्लोरोफॉर्म और हेक्सान) का उपयोग लिपिड और क्यूपीसी को भंग करने के लिए किया जाता है। यदि शुद्ध क्लोरोफॉर?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को जापान साइंस एंड टेक्नोलॉजी एजेंसी (JPMJCR14F3) के क्रेस्ट प्रोग्राम और जापान सोसाइटी फॉर द प्रमोशन ऑफ साइंस (19H00846 और 18K14120) से ग्रांट इन-एड्स द्वारा समर्थित किया गया था। यह काम आंशिक रूप से नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स और स्पिन्ट्रोनिक्स, रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल कम्युनिकेशन, तोहोकू विश्वविद्यालय के लिए प्रयोगशाला में किया गया था।
Materials
| Chloroform | Wako Chemicals | 033-08631 | |
| CuPc | Sigma-Aldrich | 423165 | |
| DPhPc | Avanti Polar Lipids | 850356C | |
| Glass vials with screw cap | Nichiden-Rike Glass Co., Ltd | 6-29801 | |
| Hexane | Wako Chemicals | 084-03421 | |
| Membrane filters | Merck Millipore Ltd. | R8CA42836 | |
| Micro-syringe | Hamilton | 80530 | |
| Peristaltic pump | Tokyo Rikakikai Co., Ltd. | 11914199 | |
| Vortex mixer | Scientific Industries, Inc. | SI-0286 |
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