生物膜的微阵列用刮墨刀型组合方式形成
Summary
支持的脂质双层和天然膜颗粒是方便的系统，可以近似细胞膜的性质和在各种分析战略中。这里，我们证明了制备微阵列支持的脂质双层包被的SiO 2的有孔玻璃珠，磷脂囊泡或天然膜颗粒组成的方法。
Abstract
脂质双层膜形成细胞的质膜和限定亚细胞器的边界。在自然界中，这些膜有许多种脂质的多相混合物，含有膜结合蛋白，并装饰有碳水化合物。在一些实验中，最好是去耦从这些天然细胞膜的脂质双层的生物物理或生物化学特性。这种情况下要求使用的模型系统如巨泡，脂质体或支撑脂质双层（SLBs中）。 SLBs中的阵列是用于感测应用和模仿细胞 – 细胞相互作用特别有吸引力的。在这里，我们描述了形成SLB阵列的新方法。亚微米直径的SiO 2小珠首先用脂质双层，以形成球形的SLBs（SSLBs）。然后使小球沉积到微制造亚微米直径的微孔阵列。制备工艺采用了“刮刀”，以清洁衬底表面，而要走背后的落户为微孔SSLBs克。这种方法需要的微孔基质的无化学修饰，也没有对SSLB任何特定的靶向配体。微孔是由单个珠子占据，因为井径调到只是比珠直径。典型地，孔的75％以上都被占用，而其余的保持为空。在缓冲SSLB阵列显示大于一个星期的长期稳定性。多种类型SSLBs可以放置在一个单独的阵列通过串行沉积和阵列可以用于检测，这表明我们通过表征霍乱毒素与神经节苷脂的相互作用。我们还表明，磷脂泡囊，而不珠载体和生物膜从蜂窝源可以排列具有相同的方法和细胞特异性膜脂质可以被识别。
Introduction
脂双层膜的性质是基本的结构。细胞质膜和细胞器的膜构成的，即包括许多分子，是生命所必需的脂质双层中。许多维持生命过程发生的细胞的表面上，或通过与脂质双层膜相关分子介导的。事实上，许多药品目标进程或分子被发现，或在膜1,2。因此，有必要对解析调查过程，如在膜表面发生的化学反应或非共价结合事件。因为天然的膜可能难以分离和/或接口的传感器，许多研究人员采用简化模型膜，进行分析研究。一些模型膜系统在文献中有描述，从巨囊，可以是几十到几百微米的直径，以脂质体具有纳米级尺寸的3,4。 ALTERNatively，沉积在固体载体上的平面脂双层， 即 ，支持的脂质双层（SLBs中），可以形成多种不同的表面和已被广泛应用于生物物理，生物化学，和分析应用程序5。耦合SLBs的电气或光学材料通过使用不同的分析技术使膜生物化学和生物物理学研究。荧光显微镜6，7电化学，光学光谱8，扫描探针显微镜9，表面等离子体共振10，和质谱11都被用来研究的SLBs的结构和性能。
SLB阵列提供额外的多功能性传感器的多重检测12,13的设计。其他应用程序使用SLB阵列来模拟免疫细胞14之间形成的交界处。为SLB阵列的制备方法从microflu变化IDIC接近15到那些采用SLB相邻斑块之间的物理障碍。16其他团体使用的印刷方法17，光化学图案18以及各种纳米工程学接近19创建SLB阵列。
在本文中和所附的视频为大家演示了SLB-涂SiO 2的珠子存入微孔20的有序排列形成阵列负载均衡的方法。我们指的是SLB-涂上二氧化硅珠为球形支持的脂质双层（SSLBs）。这种技术是创建从天然来源21，从中我们也显示例子的结果得出磷脂囊泡和生物膜的数组早期工作的延伸。其他方法排列生物膜颗粒或小泡都依赖于特定的靶向配体的模式上，与包含在囊泡表面的互补关联的配体表面。例子包括生物素 -抗生物素蛋白关联22,23和DNA杂交方案24。我们的方法只需要一个微孔阵列，没有必要定位或识别部分。 SSLBs的大小是由SiO 2的珠载体，它具有低的聚分散度的直径限定。通过调节微孔的直径只比SSLB直径大，只有一个单一的SSLB稳定于各微孔。聚（二甲基硅氧烷）（PDMS）刮刀然后从表面移除，但在固定微孔所有SSLBs。微孔和所得SSLB阵列具有高密度（〜10 5 SSLBs 个 / mm 2）与3微米的中心到中心的间距和六边形周期性。通过串联使用不同脂质组合物沉积SSLBs，它可以创建多组阵列与随机定位SSLBs。以证明SSLB阵列的感测能力，我们使用了一个并入SSLBs神经节苷脂（GM1）霍乱毒素（CTX）的相互作用。同天然膜颗粒，我们能够检测细胞特异性脂质中含有的膜材料从两个不同的细胞类型的多组分阵列。
Protocol
Representative Results
Discussion
在这项工作中，我们表明，单分散的SiO 2珠粒涂有支持的脂质双层可排列成微孔阵列，而不需要在脂质双层或在基板表面的靶向配体，并且阵列可用于表征毒素-脂质相互作用。计算CTx/GM1结合的解离常数，我们绝不逊色，给定的值在文献悬殊，与先前的报告Winter 等 ，其中脂质包被的磁珠胶体组装用于计算的有关解离常数30纳米。由数据拟合的山，WAUD结合的模式，我们确定CTx/GM1互动?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作是由赠款，以资助自置居所从美国国立卫生研究院（R01 GM092993）的支持，美国国家科学基金会（NSF CAREER奖和DBI 0964216），海军研究办公室（ONR）青年研究者计划和明尼苏达合作奖的生物技术和医学基因组学。在明尼苏达大学的纳米加工中心（NFC）技术，它从美国国家科学基金会通过了国家纳米技术基础设施网络接收支持进行设备制造。这项工作也是由补助到MR卫生（NS048357，R21 NS073684），国家多发性硬化症协会（CA1060A11）时，鲍姆，希尔顿，彼得森和桑福德基础和MCNEILUS家庭的国家机构的支持。作者要感谢Hyungsoon林与插图和Shailabh库马尔与扫描电子显微镜的协助援助。
Materials
| 4-inch silicon wafers | University Wafer | 425 | |
| Shipley MEGAPOSIT SPR955-CM 0.7 photoresist | MicroChem | SPR955-CM | |
| Shipley MICROPOSIT CD-26 developer | MicroChem | CD-26 | |
| i-line stepper | Canon | 2500 i3 stepper | |
| Vision 320 reactive ion etcher | Advanced Vacuum | Vision 320 RIE | |
| Deep trench reactive ion etcher | Plasma Therm | SLR-770 | |
| Atomic layer depostion system | Cambridge NanoTech | Savannah | |
| Dow Corning Sylgard 184 poly(dimethylsiloxane) kit | Ellsworth Adhesives | 184 SIL ELAST KIT 0.5KG | |
| egg phosphatidylcholine | Avanti Polar Lipids | 840051C | |
| 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(lissamine rhodamine B sulfonyl) ammonium salt | Avanti Polar Lipids | 810158C | |
| monosialoganglioside GM1 | Avanti Polar Lipids | 860065P | |
| Silica beads | Bangs Laboratories | SS03N/4666 | Packaging on the bead container states the beads are 900 nm in diameter. However, after light-scattering and electron microscopy we determined the beads are roughly 700 nm in diameter. |
| Cholera toxin B-subunit, Alexa 488 conjugate | Molecular Probes | C-34775 | |
| Anti-oligodentrocyte antibody IgM O4, NorthernLights 557 conjugate | R&D Systems | NL1326R | |
| FM1-43 | Molecular Probes | T-3136 | |
| Eppendorf MiniSpin centrifuge | Fisher Scientific | 05-401-09 |
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