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

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Engineering

Fabrication förfaranden och Dubbelbrytning mätningar för att utforma magnetiskt responsiv Lanthanide Ion kelaterande fosfolipid församlingar

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

Fabrication förfaranden för starkt magnetiskt responsiv lanthanide ion kelaterande polymolecular församlingar presenteras. Den magnetiska Svaren styrs av storleken på församlingen, som är anpassad av extrudering genom nanopore membran. Församlingarna magnetiska alignability och temperatur-inducerad strukturella förändringar övervakas av Dubbelbrytning mätningar, en gratis teknik att kärnmagnetisk resonans och liten vinkel neutronspridning.

Abstract

Bicelles finns avstämbara disk-liknande polymolecular församlingar bildades ur ett stort utbud av lipid blandningar. Program varierar från membran protein strukturella studier av kärnmagnetisk resonans (NMR) till nanotekniska utvecklingen inklusive bildandet av optiskt aktiv och magnetiskt omkopplingsbar geler. Sådan teknik kräver hög kontroll av församlingens storlek, magnetiska svar och termisk resistans. Blandningar av 1,2-dimyristoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DMPC) och dess lanthanide ion (Ln^{3 +}) kelaterande fosfolipid konjugat, 1,2-dimyristoyl –sn– glycero-3-phospho-etanolamin-dietylenglykol triaminepentaacetate () DMPE-DTPA), montera in starkt magnetiskt lyhörd sammansättningar såsom DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} (molar förhållandet 4:1:1) bicelles. Införandet av kolesterol (Chol-OH) och steroid derivat i lipidens resultat i en annan uppsättning församlingar erbjuder unika fysikalisk-kemiska egenskaper. För en given lipid sammansättning är den magnetiska alignability proportionell mot storleken på bicelle. Komplexering av Ln^{3 +} resulterar i oöverträffad magnetiska Svaren när det gäller både omfattning och anpassning riktning. Thermo-reversibla kollapsen av disk-liknande strukturer i blåsor vid uppvärmning kan skräddarsy de församlingarna dimensioner av extrudering genom membranfilter med definierade porstorlek. De magnetiskt justeringsbar bicelles regenereras genom nedkylning till 5 ° C, vilket resulterar i församlingen dimensioner definieras av vesikler prekursorer. Häri, proceduren fabrication förklaras och den magnetiska alignability för församlingar kvantifieras i Dubbelbrytning mätningar under ett 5,5 T magnetfält. Dubbelbrytning signalen, med ursprung från den fosfolipid lipidens, möjliggör ytterligare övervakning av polymolecular förändringar som sker i lipidens. Denna enkla teknik är ett komplement till NMR-experimenten som är vanligen anställda att karaktärisera bicelles.

Introduction

Bicelles finns disk-liknande polymolecular församlingar erhållits från talrika lipid blandningar. ¹ ^, ² ^, ³ ^, ⁴ ^, ⁵ de används för strukturella karakterisering av membran biomolekyler av NMR spektroskopi. ⁶ ^, ⁷ dock senaste insatser syftar till att utöka området för möjliga tillämpningar. ⁵ ^, ⁸ ^, ⁹ det mest studerade bicelle-systemet består av en blandning av 1,2-dimyristoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DMPC), som utgör den plana delen av församlingen och 1,2-dihexanoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DHPC) fosfolipid som täcker kanten. ¹ ^, ² ^, ³ de fosfolipider som komponera lipidens molekylär geometri diktera arkitekturen av strukturen själv monterade polymolecular. ⁴ ^, ⁵ ersätter DHPC med DMPE-DTPA genererar mycket magnetiskt lyhörd och avstämbara bicelle system. ¹⁰ ^, ¹¹ DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} (molar förhållandet 4:1:1) bicelles associera med många fler paramagnetiska lanthanide joner (Ln^{3 +}) på den lipidens yta, vilket resulterar i en förbättrad magnetisk svar. ¹⁰ dessutom ersätta de vattenlösliga DHPC-molekylerna med DMPE-DTPA/Ln^{3 +} möjliggör bildandet av utspädning-resistent bicelles. ¹¹

Den magnetiska alignability planar polymolecular sammansättningar styrs av deras övergripande magnetisk energi,

(1)

där B är den magnetiska fältstyrkan, den magnetiska konstant, n antalet aggregering och den molekylära diamagnetic känslighet anisotropin de lipider som komponera lipidens. Därför är DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} bicelles svar på magnetiska fält anpassad efter deras storlek (sammanlagda antal n) och den molekylära diamagnetic känslighet anisotropi Δχ. Den senare är lätt uppnås genom att ändra arten av den kelaterade Ln^{3 +}. ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁴ ^, ¹⁵ Introducing kolesterol (Chol-OH) eller andra steroid derivat i lipidens erbjuder möjligheten att trimma både den sammanlagda antal n och den magnetiska känslighet Δχ för församlingar. ¹¹ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ¹⁹ för en given lipid sammansättning, större sammansättningar innehåller mer lipider kan bidra till E_mag (större sammanlagda antal n), vilket resulterar i mer justeringsbar arter. Storleken på DMPC/DHPC bicelles, till exempel styrs konventionellt genom optimering av komponera lipid baserat eller total koncentration. ²⁰ ^, ²¹ ^, ²² även om detta är möjligt i DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} bicelles, deras thermo-reversibla omvandlingen från bicelle till blåsor vid värme erbjuder La skräddarsy alternativ. Mekaniskt förfarande såsom extrudering genom membranfilter tillåter formning av blåsor. De magnetiskt justeringsbar bicelles regenereras vid nedkylning till 5 ° C och deras dimensioner dikteras från vesikler prekursorer. ¹¹ häri, fokuserar vi på potentialen för mekanisk tillverkning förfaranden med DMPC/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar förhållandet 4:1:1) eller DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar förhållandet 16:4:5:5) som referenssystem. Processen fungerar analogt när du arbetar med andra Ln^{3 +} än Tm^{3 +}. Det breda utbudet av möjligheter som erbjuds av dessa tekniker är markerat i figur 1 och utförligt diskuterat någon annanstans. ²³

Figur 1: Schematisk översikt över förfaranden som möjliga fabrication. De studera magnetiskt justeringsbar Ln^{3 +} kelaterande polymolecular församlingarna består av antingen DMPC/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar förhållandet 4:1:1) eller DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar förhållandet 16:4:5:5). Torra lipid filmen är återfuktad med en 50 mM fosfatbuffert vid ett pH-värde på 7,4 och den totala lipid-koncentrationen är 15 mM. En effektiv återfuktning av lipid filmen kräver antingen frysa upptining cykler (FT) eller uppvärmning och nedkylning cykler (H & C). H & C cykler är nödvändigt att regenerera prover efter den sista frysning upptining steg eller att regenerera proverna förvaras frysta över en längre tid om de ska användas utan ytterligare extrudering. Här diskuteras utförligt av Isabettini et al. ²³ maximally justeringsbar polymolecular församlingar uppnås, att leverera olika församlingen arkitekturer utifrån lipid sammansättning. Bicelle storlek och magnetiska alignability är avstämbara genom strängsprutning (Ext) genom nanopore membranfilter. Den presenterade justering faktorer A_f beräknades från 2D liten vinkel neutron scattering (SANS) mönster av ett DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar förhållandet 16:4:5:5) prov extruderade genom antingen 800, 400, 200 eller 100 nm porer. Är ett kompletterande sätt att kvantifiera bicelle justering som inte täcks mer i detalj häri SANS mätningar. ¹¹ ^, ¹⁶ A_f varierar från -1 (parallella neutronspridning eller vinkelrät anpassning av bicelles med avseende på magnetfält riktning) till 0 för isotropiskt spridning.Klicka här för att visa en större version av denna siffra.

Strukturera av bicelles har studerats av ett brett utbud av tekniker för karakterisering. ¹³ anpassningen av bicelles som exponeras för ett magnetfält har kvantifierats med hjälp av NMR spektroskopi eller liten vinkel neutron scattering (SANS) experiment. ⁵ ^, ¹⁰ ^, ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁶ ^, ¹⁷ ^, ¹⁸ ^, ¹⁹ ^, ²⁴ ^, ²⁵ men skiftet och breddning av NMR topparna förekommer i närvaro av Ln^{3 +} är allvarliga begränsningar till metoden. ¹⁵ ^, ²⁶ ^, ²⁷ ^, ²⁸ även om SANS experiment lider inte av denna begränsning, alternativa och mer tillgängliga tekniker är önskvärt för rutinmässig kvantifiering av Magnetiskt inducerad justering av församlingarna i lösning. Dubbelbrytning mätningar är en livskraftig och jämförelsevis enkla alternativ. Analogt till NMR-experimenten avslöja Dubbelbrytning mätningar värdefull information om lipid rearrangements och lipid faser som förekommer i lipidens. Dessutom övervakas geometriska omformningar som förekommer i den polymolecular församlingen med förändrade miljöförhållanden som temperatur. ¹¹ ^, ¹² ^, ¹³ ^, ¹⁶ Magnetiskt inducerad Dubbelbrytning Δn′ har använts för att studera olika typer av fosfolipid system. ¹³ ^, ²⁹ ^, ³⁰ Dubbelbrytning mätningar baserat på en fas modulationsteknik i ett magnetfält är en livskraftig metod att upptäcka läggning av bicelles. ¹² ^, ¹⁶ ^, ¹⁸ ^, ²⁹ ^, ³¹ ^, ³² möjligheten att undersöka bicelles med Dubbelbrytning i höga magnetfält upp till 35 T också framgick av M. Liebi o.a. ¹³

När polariserat ljus träder en anisotropa material, kommer det att vara bryts i en löpande våg. ¹¹ de två vågorna har olika hastigheter och skiftas i fas av en utvecklingsstörning δ. Graden av utvecklingsstörning δ mäts och omvandlas till en Dubbelbrytning signal att kvantifiera graden av anisotropi i material med

(2)

där λ är våglängden av laser och d är tjockleken på provet. Fosfolipider är optiskt anisotropic och deras optiska axeln sammanfaller med deras långa molekylär yxor, parallella kolväte svansar. ¹¹ ^, ¹² ingen retardation mäts om fosfolipider är slumpmässigt orienterade i lösning. Retardation mäts när fosfolipider är justerade parallellt till varandra. Magnetiskt inducerad dubbelbrytningen kan ha ett positivt eller negativt tecken beroende på orienteringen av molekylerna i det magnetiska fältet; Se figur 2. Fosfolipider justerade parallellt till x-axeln kommer att resultera i en negativ , medan de arrangera i rak linje längs z-axeln resulterar i en positiv . Ingen Dubbelbrytning observeras när den optiska axeln sammanfaller med riktningen av ljusa förökningen som fosfolipid justerar parallellt med y-axeln.

Figur 2: Anpassningen av fosfolipider och motsvarande tecken på Magnetiskt inducerad dubbelbrytningen . Tecknet för den uppmätta beror på orienteringen för fosfolipid i magnetfältet. Streckade visar linjer den optiska axeln av molekylen. Ljuset är polariserat på 45° och propagerar i y riktning. Magnetfältet B är i z riktning. Denna siffra har ändrats från M. Liebi. ¹¹ vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.

När det gäller en isotrop kolloidal suspension av bicelles förloras orientering inducerad av ordningen av fosfolipider i lipidens, nollställning av utvecklingsstörning δ. Bicelles måste också anpassa för att orientera de optiskt aktiva fosfolipider i deras lipidmonolager, orsakar en utvecklingsstörning δ av polariserat ljus. Dubbelbrytning är följaktligen ett känsliga verktyg att kvantifiera den magnetiska alignability polymolecular församlingar. Bicelles arrangera i rak linje vinkelrätt mot magnetfältet kommer att ge en positiv , medan de justerade parallellt kommer att ge en negativ . Tecken beror på anpassning av installationen och kan kontrolleras med ett referensprov.

Protocol

1. tillverkning förfarandet för DMPC/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar förhållandet 4:1:1) och DMPC/Chol-OH/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar förhållandet 16:4:5:5) polymolecular församlingar Preliminära preparat Tvätta allt glas genom att spola en gång med etanol stabiliserad kloroform (> 99% kloroform) och torrt med tryckluft. Producera 2 distinkta 10 mg/mL stamlösningar av DMPC och DMPE-DTPA i etanol-stabiliserad kloroform (> 99% kloroform), 10 mM stamlösning Chol-O…

Representative Results

Dubbelbrytning signalera av en icke-extruderade DMPC/DMPE-DTPA/Tm3 + (molar förhållandet 4:1:1) prov övervakades under ett 5,5 T magnetfält under en uppvärmning och kylning cykel från 5 till 40 ° C och tillbaka med en hastighet på 1 ° C/min (figur 6). Dubbelbrytning visade hög magnetisk linjeföring vid 5 ° C med ett värde av 1,5 x 10-5, dubbelt så starkt när det gäller rapporterade extruderad systemen. 6…

Discussion

En detaljerad redogörelse för hur Dubbelbrytning mätningar användes i kombination med SANS experiment för att utvärdera metoder för att generera mycket magnetiskt lyhörd Ln^{3 +}kelat fosfolipider sammansättningar är i Isabettini et al. ²³ de föreslagna fabrication protokoll gäller också för aggregat som består av de längre DPPC och DPPE-DTPA fosfolipider eller för dem som innehåller kemiskt modifierade steroid derivat i deras lipidens. ^11</sup…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Författarna erkänner schweiziska National Science Foundation för att finansiera SMhardBi (projekt nummer 200021_150088/1). SANS experimenten utfördes vid den schweiziska spallation neutronkällan SINQ, Paul Scherrer Instute, Villigen, Schweiz. Författarna tacka vill varmt Dr Joachim Kohlbrecher för hans vägledning med SANS experimenten. Dubbelbrytning mätning inställningar under höga magnetfält inspirerades från den befintliga konfigurationen på hög-fält magnetiska laboratorium HFML, Nijmegen, Nederländerna. Vi tackar Bruno Pfister för hans hjälp att utveckla elektronik Dubbelbrytning setup, Jan Corsano och Daniel Kiechl för att konstruera de ramar som möjliggör fina och lättköpt justering av laser och Dr. Bernhard Koller för löpande teknisk 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).