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

St&#233;phane Isabettini; Mirjam E. Baumgartner; Peter Fischer; Erich J. Windhab; Marianne Liebi; Simon Kuster

doi:10.3791/56812

JoVE Journal > Engineering

Engineering

Fabrikation procedurer og dobbeltbrydning målinger til at designe magnetisk lydhør Lanthanide Ion chelaterende Phospholipid forsamlinger

Published: January 03, 2018

doi:

10.3791/56812

Stéphane Isabettini, Mirjam E. Baumgartner, Peter Fischer, Erich J. Windhab, Marianne Liebi, Simon Kuster

¹Laboratory of Food Process Engineering,ETH Zurich, ²MAX IV Laboratory,Lund University

Summary

Fabrikation procedurer for stærkt magnetisk lydhør lanthanide ion chelaterende polymolecular forsamlinger er præsenteret. Den magnetiske svar er dikteret af den forsamling størrelse, der er tilpasset ved ekstrudering gennem nanopore membraner. Forsamlinger magnetisk alignability og temperatur-inducerede strukturelle ændringer overvåges af dobbeltbrydning målinger, en gratis teknik til Kernemagnetisk resonans og small angle neutron scattering.

Abstract

Bicelles er afstemmelige disk-lignende polymolecular forsamlinger dannet fra en lang række lipid blandinger. Applikationer spænder fra membran protein strukturelle undersøgelser af Kernemagnetisk resonans (NMR) til den nanoteknologiske udvikling herunder dannelsen af optisk aktiv og magnetisk switchable geler. Sådanne teknologier kræver høj kontrol af forsamling størrelse, magnetiske svar og termisk bestandighed. Blandinger af 1,2-dimyristoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DMPC) og dens lanthanide ion (Ln^{3 +}) chelaterende phospholipid konjugat, 1,2-dimyristoyl –sn– glycero-3-phospho-ethanolamin-diethylenglycol triaminepentaacetate () DMPE-DTPA), samles til stærkt magnetisk lydhør forsamlinger såsom DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} (molar forholdet 4:1:1) bicelles. Indførelsen af kolesterol (Chol-OH) og steroid derivater i tolagede resultater i et andet sæt af assemblies tilbyder unikke fysisk-kemiske egenskaber. For en given lipid sammensætning er den magnetiske alignability proportional med bicelle størrelse. Kompleks af Ln^{3 +} resulterer i hidtil uset magnetiske svar med hensyn til både omfang og justering retning. Thermo-Vendbar sammenbrud af de disk-lignende strukturer i blærer ved opvarmning giver mulighed for tilpasning af forsamlinger dimensioner ved ekstrudering gennem membranfiltre med definerede pore størrelser. Magnetisk alignable bicelles regenereres ved afkøling til 5 ° C, hvilket resulterer i assembly dimensioner defineres af vesikel prækursorer. Heri, denne fabrikation procedure er forklarede og den magnetiske alignability forsamlinger er kvantificeret ved dobbeltbrydning målinger under en 5,5 T magnetfelt. Dobbeltbrydning signal, stammer fra tolagede phospholipid yderligere giver mulighed for overvågning af polymolecular forandringer i tolagede. Denne enkle teknik er et supplement til NMR eksperimenter, der er almindeligt anvendt til at karakterisere bicelles.

Introduction

Bicelles er disk-lignende polymolecular forsamlinger hidrørende fra talrige lipid blandinger. ¹ ^, ² ^, ³ ^, ⁴ ^, ⁵ de er meget udbredt til strukturel karakterisering af membran biomolekyler ved NMR spektroskopi. ⁶ ^, ⁷ imidlertid nylige indsats sigte at udvide feltet af mulige anvendelser. ⁵ ^, ⁸ ^, ⁹ den mest studerede bicelle-system består af en blanding af 1,2-dimyristoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DMPC), der udgør den plane del af forsamlingen, og 1,2-dihexanoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DHPC) Fosfolipid dækker kanten. ¹ ^, ² ^, ³ den molekylære geometri af fosfolipider komponere tolagede diktere arkitektur af selvsamlede polymolecular struktur. ⁴ ^, ⁵ udskiftning af DHPC med DMPE-DTPA genererer stærkt magnetisk responsiv og justerbar bicelle systemer. ¹⁰ ^, ¹¹ DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} (molar forholdet 4:1:1) bicelles forbinder med mange flere Paramagnetiske lanthanide ioner (Ln^{3 +}) på den tolagede overflade, hvilket resulterer i en forbedret magnetiske svar. ¹⁰ desuden erstatter de vandopløselige DHPC molekyler med DMPE-DTPA/Ln^{3 +} muliggør dannelsen af fortynding-resistente bicelles. ¹¹

Den magnetiske alignability af plane polymolecular forsamlinger er dikteret af deres samlede magnetiske energi,

(1)

hvor B er magnetisk feltstyrke, den magnetiske konstant, n sammenlægning antallet og molekylære diamagnetic modtagelighed anisotropy af lipider komponere tolagede. Svar af DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} bicelles for magnetiske felter er derfor skræddersyet ved deres størrelse (samlet antal n) og molekylære diamagnetic modtagelighed anisotropy Δχ. Sidstnævnte er let opnås ved at ændre karakteren af den chelaterede Ln^{3 +}. ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴ ^, ¹⁵ indførelse kolesterol (Chol-OH) eller andre steroid derivater i tolagede giver mulighed for tuning både den samlede tal n og magnetiske modtagelighed Δχ forsamlinger. ¹¹ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ¹⁹ for en given lipid sammensætning, større forsamlinger indeholder flere lipider i stand til at bidrage til E_mag (større samlede tal n), hvilket resulterer i mere alignable arter. Størrelsen af DMPC/DHPC bicelles, for eksempel, er konventionelt kontrolleret gennem optimering af at komponere lipid forholdet eller total koncentration. ²⁰ ^, ²¹ ^, ²² selv om dette er muligt i DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} bicelles, deres thermo-reversibel transformation fra bicelle til vesikler på varme tilbud tilføjet indstillinger, skrædder. Mekanisk betyder såsom ekstrudering gennem membranfiltre giver mulighed for udformningen af vesikler. Magnetisk alignable bicelles regenereres ved afkøling til 5 ° C og deres dimensioner er dikteret fra vesikel prækursorer. ¹¹ Herein, vi fokuserer på potentialet i mekanisk fabrikation procedurer med DMPC/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar forholdet 4:1:1) eller DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar forholdet 16:4:5:5) som referencesystemer. Processen fungerer analogt når du arbejder med andre Ln^{3 +} end Tm^{3 +}. Den brede vifte af muligheder, som disse teknikker er fremhævet i figur 1 og flittigt diskuteret andetsteds. ²³

Figur 1: skematisk oversigt over de mulige fabrikation procedurer. De studerede magnetisk alignable Ln^{3 +} chelaterende polymolecular forsamlinger er sammensat af enten DMPC/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar forholdet 4:1:1) eller DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar forholdet 16:4:5:5). Tør lipid film er hydreret med en 50 mM fosfat buffer på en pH værdi på 7,4 og den samlede lipid koncentration er 15 mM. En effektiv hydrering af lipid film kræver enten fryse optøningen cyklusser (FT) eller opvarmning og afkøling cyklusser (H & C). H & C cyklusser er nødvendigt at regenerere prøver efter sidste fryse optøning trin eller regenerere prøver opbevares frosset over en længere periode, hvis de skal anvendes uden yderligere ekstrudering. Disse trin er udførligt drøftet af Isabettini mfl. ²³ maksimalt alignable polymolecular forsamlinger er opnået, leverer forskellige forsamling arkitekturer baseret på lipid sammensætning. Bicelle størrelse og magnetiske alignability er afstemmelige ved ekstrudering (Ext) gennem nanopore membranfiltre. Præsenteres justering faktorer A_f blev beregnet fra 2D small angle neutron scattering (SANS) mønstre af en DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar forholdet 16:4:5:5) prøve ekstruderet gennem enten 800, 400, 200 eller 100 nm porer. SANS målinger er et supplerende middel til at kvantificere bicelle justering, der ikke er dækket i detaljer heri. ¹¹ ^, ¹⁶ the A_f varierer fra -1 (parallel neutron spredning eller vinkelret justering af bicelles med hensyn til retningen magnetfelt) til 0 for isotropic spredning.Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Strukturen af bicelles er blevet grundigt undersøgt af en bred vifte af karakterisering teknikker. ¹³ justeringen af bicelles udsat for et magnetfelt har opgjort ved hjælp af enten NMR spektroskopi eller small angle neutron scattering (SANS) eksperimenter. ⁵ ^, ¹⁰ ^, ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ¹⁹ ^, ²⁴ ^, ²⁵ dog skiftet og udvidelse af NMR toppe opstår ved tilstedeværelse af Ln^{3 +} er alvorlige begrænsninger til metoden. ¹⁵ ^, ²⁶ ^, ²⁷ ^, ²⁸ skønt SANS eksperimenter lider ikke af denne begrænsning, alternative og mere tilgængelige teknikker er ønskeligt for rutinemæssig kvantificering af magnetisk induceret tilpasning af forsamlinger i løsning. Dobbeltbrydning målinger er en levedygtig og forholdsvis enkle alternativ. Analogt til NMR eksperimenter afsløre dobbeltbrydning målinger værdifulde oplysninger om lipid rearrangementer og lipid faser forekommer i tolagede. Derudover overvåges geometriske transformationer forekommer i polymolecular forsamlingen med skiftende miljøforhold som temperaturen. ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁶ magnetisk induceret dobbeltbrydning Δn′ har været brugt til at studere forskellige former for phospholipid systemer. ¹³ ^, ²⁹ ^, ³⁰ dobbeltbrydning målinger baseret på fase modulationsteknik i et magnetfelt er en levedygtig metode til at registrere retningen af bicelles. ¹² ^, ¹⁶ ^, ¹⁸ ^, ²⁹ ^, ³¹ ^, ³² mulighed for at undersøge bicelles med dobbeltbrydning i høje magnetfelter op til 35 T også blev demonstreret gennem M. Liebi et al. ¹³

Når polariseret lys ind en anisotrope materiale, vil det være brydes i en ordinære og ekstraordinære bølge. ¹¹ de to bølger har forskellige hastigheder og er flyttet i fase af en retardering δ. Grad af retardering δ er målt og omdannet til et flydende signal at kvantificere graden af anisotropy i den materielle hjælp

(2)

hvor λ er bølgelængden af laser og d er tykkelsen af prøven. Fosfolipider er optisk anisotrope og deres optiske akse er sammenfaldende med deres lange molekylære akser, parallelt med kulbrinte haler. ¹¹ ^, ¹² ingen retardering måles hvis Fosfolipiderne er tilfældigt orienteret i løsning. Retardering er målt når fosfolipider er justeret parallelt med hinanden. Den magnetisk induceret dobbeltbrydning kan have en positiv eller negativ fortegn afhængigt af retningen af molekyler i det magnetiske felt; Se figur 2. Fosfolipider justeret parallelt til x-aksen vil resultere i en negativ , mens de justeret langs z-aksen resultere i en positiv . Ingen dobbeltbrydning er observeret, når den optiske akse falder sammen med ledelse af lys formering som phospholipid justerer parallel med y-aksen.

Figur 2: Justering af fosfolipider og tilsvarende tegn på den magnetisk induceret dobbeltbrydning . Tegnet af den målte afhænger af orientering af fosfolipid i magnetfeltet. Stiplede linjer angiver den optiske akse af molekylet. Lyset er polariseret på 45° og udbreder i y-retningen. Det magnetiske felt B er i z retning. Dette tal er blevet ændret fra M. Liebi. ¹¹ venligst klik her for at se en større version af dette tal.

I tilfælde af en isotropic kolloid suspension af bicelles bliver orientering induceret af arrangement af fosfolipider i tolagede tabt, nulstilling retardering δ. Bicelles skal også justere for at orientere de optisk aktiv fosfolipider i deres dobbeltlag, forårsager en retardering δ af polariseret lys. Dobbeltbrydning er derfor en følsomme redskab til at kvantificere den magnetiske alignability polymolecular forsamlinger. Bicelles justeres vinkelret på det magnetiske felt vil give en positiv , mens de justeret parallelt vil give en negativ . Tegn afhænger af justeringen af opsætningen og kan kontrolleres med en kontrolprøve.

Protocol

1. fabrikation procedure for DMPC/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 4:1:1) og DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 16:4:5:5) polymolecular forsamlinger Foreløbige præparater Vask alle glasvarer ved gennemskylning engang med ethanol stabiliseret chloroform (> 99% chloroform) og tør med trykluft. Producere 2 særskilte 10 mg/mL stamopløsninger af DMPC og DMPE-DTPA i ethanol-stabiliseret chloroform (> 99% chloroform), et 10 mM stamopløsning af Chol-…

Representative Results

Dobbeltbrydning signal om en ikke-ekstruderet DMPC/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar forholdet 4:1:1) stikprøven blev overvåget under en 5,5 T magnetiske felt under en opvarmning og køling cyklus fra 5 til 40 ° C og tilbage med en hastighed på 1 ° C/min. (figur 6). Dobbeltbrydning bekræftede høj magnetisk alignments ved 5 ° C med en værdi af 1,5 x 10-5, dobbelt så stærke som for de rapporterede ekstruderede systemer. 6…

Discussion

En detaljeret redegørelse for hvordan dobbeltbrydning målinger blev brugt i kombination med SANS eksperimenter til at vurdere metoder til at generere meget magnetisk lydhør Ln^{3 +}chelaterende fosfolipider forsamlinger er i Isabettini et al. ²³ de foreslåede fabrikation protokoller er også gældende for assemblies, der består af de længere DPPC og DPPE-DTPA fosfolipider eller for dem, der indeholder kemisk manipuleret steroid derivater i deres tolagede. ^…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne anerkender den schweiziske National Science Foundation for finansiering SMhardBi (projekt nummer 200021_150088/1). SANS eksperimenter blev udført på den schweiziske spallation neutron kilde SINQ, Paul Scherrer Instute, Villigen i Schweiz. Forfatterne takke varmt Dr. Joachim Kohlbrecher til hans vejledning med SANS eksperimenter. Opsætningen dobbeltbrydning måling under høje magnetfelter var inspireret af den eksisterende opsætning ved høj-felt magnetiske laboratory HFML, Nijmegen, Nederlandene. Vi takke Bruno Pfister for hans hjælp i udvikle elektronik af opsætningen dobbeltbrydning, Jan Corsano og Daniel Kiechl til at konstruere rammer tillader fine og letkøbt justering af laser og Dr. Bernhard Koller til løbende tekniske support.

Materials

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

References

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

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Isabettini, S., Baumgartner, M. E., Fischer, P., Windhab, E. J., Liebi, M., Kuster, S. Fabrication Procedures and Birefringence Measurements for Designing Magnetically Responsive Lanthanide Ion Chelating Phospholipid Assemblies. J. Vis. Exp. (131), e56812, doi:10.3791/56812 (2018).