Microfluidic Jetting का प्रयोग लिपिड bilayer पुटिका पीढ़ी
Summary
एक छोटी बूंद इंटरफ़ेस लिपिड bilayer के खिलाफ microfluidic jetting झिल्ली विषमता, transmembrane प्रोटीन का समावेश, और सामग्री के encapsulation पर नियंत्रण के साथ vesicles उत्पन्न करने के लिए एक विश्वसनीय तरीका प्रदान करता है. इस तकनीक को बंटे biomolecules वांछित हैं जहां जैविक प्रणालियों की एक किस्म का अध्ययन करने के लिए लागू किया जा सकता है.
Abstract
नीचे अप सिंथेटिक जीव विज्ञान संभावित जैव रासायनिक प्रणालियों और, कम से कम जीवों की जांच और पुनर्गठन के लिए एक उपन्यास दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है. इस उभरते हुए क्षेत्र नीचे से जटिल कार्य कर प्रणाली में बुनियादी जैविक घटकों के डिजाइन और इकट्ठा करने के लिए इंजीनियर, दवा की दुकानों, जीव, और भौतिकविदों संलग्न है. इस तरह के नीचे अप सिस्टम मौलिक जैविक जांच और अभिनव चिकित्सा 1,2 के लिए कृत्रिम कोशिकाओं के विकास को ले जा सकता है. विशालकाय unilamellar पुटिका (GUVs) की वजह से उनके सेल की तरह झिल्ली संरचना और आकार को सिंथेटिक जीव विज्ञान के लिए एक मॉडल के मंच के रूप में काम कर सकते हैं. Microfluidic jetting, या microjetting, नियंत्रित आकार, झिल्ली संरचना, transmembrane प्रोटीन समावेश, और encapsulation 3 के साथ GUVs की पीढ़ी के लिए अनुमति देता है एक तकनीक है. इस विधि के बुनियादी सिद्धांत एक निलंबित एल ख़राब करने के लिए एक piezo actuated इंकजेट डिवाइस द्वारा उत्पन्न एकाधिक, उच्च आवृत्ति द्रव दालों का प्रयोग होता हैएक guv में ipid bilayer. प्रक्रिया एक साबुन फिल्म से साबुन के बुलबुले उड़ाने जैसा है. Jetted समाधान, को शामिल समाधान की रचना, और / या घटकों की रचना से अलग bilayer में शामिल, शोधकर्ताओं अनुकूलित पुटिका बनाने के लिए इस तकनीक को लागू कर सकते हैं. इस पत्र microjetting से एक छोटी बूंद इंटरफ़ेस bilayer से सरल vesicles उत्पन्न करने के लिए प्रक्रिया का वर्णन है.
Introduction
यह कोशिका जीव विज्ञान अणुओं से कोशिकाओं के लिए हमारी समझ को एकीकृत शामिल है कि एक बहु पैमाने पर समस्या यह है कि तेजी से स्पष्ट हो गया है. नतीजतन, अणुओं व्यक्तिगत काम ठीक कैसे जानते हुए भी जटिल सेलुलर व्यवहार को समझने के लिए पर्याप्त नहीं है. इस 5 निकालने Xenopus में लिपिड bilayer पुटिका 4, mitotic धुरा विधानसभा साथ actin नेटवर्क बातचीत के पुनर्गठन के उदाहरण के रूप में, आंशिक रूप से बहु घटक प्रणालियों के आकस्मिक व्यवहार के अस्तित्व के लिए है, और बैक्टीरिया कोशिका विभाजन मशीनरी 6 के स्थानिक गतिशीलता. जी प्रणालियों के आणविक प्रक्रियाओं विदारक के न्यूनकारी के दृष्टिकोण के पूरक के लिए एक तरह जैविक घटकों की एक न्यूनतम सेट का उपयोग सेलुलर व्यवहार पुनर्गठन के विपरीत दृष्टिकोण ले रहा है. इस दृष्टिकोण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा एक सीमित मात्रा में biomolecules के विश्वसनीय encapsulation, एक सेल की एक प्रमुख विशेषता शामिल है.
e_content "> कई रणनीतियों biomimetic प्रणालियों के अध्ययन के लिए biomolecules encapsulating के लिए मौजूद हैं. सबसे biologically प्रासंगिक प्रणाली सेल के प्लाज्मा झिल्ली द्वारा लगाए गए जैव रासायनिक और भौतिक बाधाओं की नकल है. electroformation 7 से विशाल unilamellar पुटिका (GUVs) के गठन के लिपिड bilayer झिल्ली, है, शुद्ध प्रोटीन के साथ काम करने के लिए एक समस्या हो सकती है, जो guv पीढ़ी 14 के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया तकनीकों में से एक, आम तौर पर उच्च नमक बफर 8 के साथ अपनी असंगति के कारण एक गरीब encapsulation उपज है. Electroformation भी बड़ा नमूना संस्करणों की आवश्यकता है (> 100 μl), , और निकम्मेपन से निकट दूरी लिपिड परतों के बीच प्रसार की कठिनाई की वजह से बड़े अणुओं को शामिल किया गया. लिपिड vesicles पैदा करने के लिए कई microfluidic दृष्टिकोण. w / ओ (परतों पानी तेल पानी के बीच दो इंटरफेस के माध्यम से घटकों पारित जो डबल पायस तरीकों, विकसित किया गया है / डब्ल्यू), एक Vo के वाष्पीकरण पर निर्भर करता हैलिपिड bilayer गठन 9 ड्राइव करने latile विलायक. दूसरों लिपिड bilayer पुटिका 10 या दो स्वतंत्र चरणों में 11 में से एक सतत प्रवाह है कि उत्पादन एक microfluidic विधानसभा लाइन का इस्तेमाल किया है. हम तेजी से नियंत्रित आकार, संरचना, और encapsulation के GUVs निर्माण करने के लिए एक छोटी बूंद इंटरफ़ेस bilayer 12 के खिलाफ द्रव दालों को लागू करने पर आधारित एक वैकल्पिक तकनीक विकसित की है. Microfluidic jetting के रूप में जाना जाता है हमारा दृष्टिकोण, जैविक समस्याओं की एक किस्म की जांच के लिए कार्यात्मक biomolecular सिस्टम बनाने के लिए एक दृष्टिकोण प्रदान करने, कई मौजूदा पुटिका पीढ़ी की तकनीक से संयुक्त लाभ प्रदान करता है.Protocol
Representative Results
Discussion
कई तकनीकों electroformation, पायस, और छोटी बूंद पीढ़ी 14-16 सहित पुटिका पीढ़ी के लिए विकसित किया गया है. बहरहाल, नए प्रयोगात्मक तकनीक रहने वाले सिस्टम के लिए बढ़ समानता के साथ जैविक प्रणालियों के डिजाइन के लिए अन?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम microjetting मापदंडों पर सलाह के लिए कैलिफोर्निया, बर्कले विश्वविद्यालय में फ्लेचर लैब से माइक Vahey धन्यवाद. इस काम एनआईएच अनुदान DP2 HL117748-01 के द्वारा प्रायोजित किया गया था.
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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