תהליכי ייצור ומדידות שבירה כפולה עבור תכנון יון לנתניד דיסקות מגיב Chelating פוספוליפיד להרכבות

Bicelles הם מכלולים כמו דיסק polymolecular המתקבל תערובות השומנים רבים. ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} הם נמצאים בשימוש נרחב עבור אפיון מבניים ממברנה מולקולות על ידי NMR ספקטרוסקופיה. ^{6 , 7} . עם זאת, מאמצי שואפים להרחיב בתחום היישומים האפשריים. ^{5 , 8 , 9} מערכת bicelle הכי נחקרות מורכבת תערובת של 1, 2-dimyristoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DMPC), המהוות את החלק מישוריים של ההרכבה, 1, 2-dihexanoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DHPC) פוספוליפיד המכסים את הקצה. ^{1 , 2 , 3} מבנה מולקולרי של פוספוליפידים להלחין את bilayer להכתיב את הארכיטקטורה של המבנה שהורכב עצמית polymolecular. ^{4 , 5} החלפת DHPC עם DMPE-DTPA מייצרת מערכות מאוד דיסקות עדיב וחברותי tunable bicelle. ^{10 , 11} DMPC/DMPE-DTPA/בתוך^{3 +} (יחס טוחנת 4:1:1) bicelles לקשר עם רבים יותר לנתניד פאראמגנטיים יונים (בעוד^{3 +}) על פני השטח של bilayer, וכתוצאה מכך מענה מגנטי משופרת. זאת ועוד ¹⁰ , החלפת מולקולות DHPC מסיסים במים עם DMPE-DTPA/בעוד^{3 +} מאפשרת היווצרות של דילול עמידים bicelles. ¹¹

Alignability מגנטי מכלולים polymolecular מישורי היא מוכתבת על ידי אנרגיה מגנטית הכולל שלהם,

(1)

כאשר B הוא עוצמת שדה מגנטי, מגנטי קבוע, n המספר צבירת ו חיזקו הרגישות דיאמגנטית מולקולרית של ליפידים להלחין את bilayer. לכן, התגובה של DMPC/DMPE-DTPA/בעוד^{3 +} bicelles לשדות מגנטיים המותאמות לפי גודל שלהם (n מספר צבירה) Δχ חיזקו את הרגישות דיאמגנטית מולקולרית. האחרון ברצון מושגת על ידי שינוי אופי chelated בעוד^{3 +}. ^{12 , 13 , 14 , 15} החדרת כולסטרול (חול-OH) או נגזרות סטרואידים אחרים ב- bilayer מציעה את האפשרות של כוונון של n מספרים צבירה והן את Δχ המגנטית של ההרכבות. ^{11 , 16 , 17 , 18 , 19} עבור הרכב השומנים נתון, מכלולים גדולים יותר מכילים יותר שומנים מסוגל לתרום E_מג (גדול צבירה מספר n), וכתוצאה מכך מינים יותר alignable. לדוגמה, בגודל של bicelles DMPC/DHPC, כמקובל נשלטת באמצעות אופטימיזציה של ההלחנה השומנים יחס או סך הריכוז. ^{20 , 21 , 22} למרות שזה אפשרי ב- DMPC/DMPE-DTPA/בעוד^{3 +} bicelles, וטרנספורמציה התרמו-הפיך מן bicelle אל שלפוחית על חימום מציע להוסיף אפשרויות ולביא. מכונות פירושו כגון הבלטה דרך ממברנה מסננים מאפשרת עיצוב של השלפוחיות המוגלתיות. Bicelles מגנטית alignable נוצרות מחדש לאחר הקירור עד 5 מעלות צלזיוס, מידות שלהם מוכתבים של סימנים מקדימים שלפוחית. ¹¹ שעל זה, אנו נתמקד על הפוטנציאל של תהליכי ייצור מכני עם DMPC/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (יחס טוחנת 4:1:1) או DMPC/חול-הו/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (יחס טוחנת 16:4:5:5) כמו מערכות יחוס. התהליך עובד באנלוגיה בעת עבודה עם אחרים בתוך^{3 + 3 +}Tm. המגוון הרחב של האפשרויות המוצעות על ידי טכניקות אלה מודגש באיור 1, בהרחבה במקום אחר. ²³

איור 1: סקירה סכמטי של ההליכים פבריקציה נוספת אפשרית. למדה מגנטית alignable Ln^{3 +} chelating polymolecular ההרכבות מורכבים או DMPC/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (יחס טוחנת 4:1:1) או DMPC/חול-הו/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (יחס טוחנת 16:4:5:5). הסרט השומנים יבש הוא להתייבש באמצעות בופר פוספט 50 מ מ על ערך ה-pH של 7.4, ריכוז השומנים הכולל 15 מ מ. הידרציה יעיל של הסרט השומנים דורש גם להקפיא שהביקושים מחזורים (FT) או חימום וקירור מחזורים (H & C). H & מחזורי C יש צורך להתחדש דגימות לאחר אחרונה ההקפאה מפשיר שלב או להתחדש דגימות המשיך קפוא על פני תקופה ממושכת של זמן אם הם רוצים לשמש ללא נוסף ההבלטה. שלבים אלה נידונות בהרחבה על-ידי Isabettini et al. ²³ polymolecular alignable מקסימאלית הרכבות מושגות, אספקת ארכיטקטורות הרכבה שונים בהתבסס על הרכב השומנים. Alignability מגנטי וגודל bicelle הוא tunable על ידי ההבלטה (Ext) דרך מסננים הממברנה nanopore. גורמים A_f היישור הציג חושבו דפוסי הפיזור (SAN) נויטרון 2D זווית קטנה של מדגם^{3 +} (יחס טוחנת 16:4:5:5) DMPC/חול-הו/DMPE-DTPA/Tm extruded דרך 800, 400, 200, או 100 ננומטר נקבוביות. SANS המידות הם אמצעי משלים לכמת יישור bicelle זה לא יכוסה באופן מפורט במסמך זה. ^{11 , 16} A_f נע מ-1 (פיזור ניוטרון מקבילים או יישור אנכי bicelles ביחס לכיוון השדה המגנטי) כ- 0 עבור פיזור isotropic.אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

המבנה של bicelles נחקרה בהרחבה על-ידי מגוון רחב של שיטות אפיון. ¹³ יש כבר לכמת את היישור של bicelles נחשף לשדה מגנטי באמצעות NMR ספקטרוסקופיה או זווית קטנה ניוטרון פיזור (SAN) ניסויים. ^{5 , 10 , 11 , 12 , 13 , 16 , 17 , 18 , 19 , 24 , 25} . אולם, המשמרת מרחיבה פסגות NMR, המתרחשת בנוכחות בעוד^{3 +} הם מגבלות רציניות לשיטה. ^{15 , 26 , 27 , 28} SANS למרות ניסויים אינם סובלים מ מגבלה זו, אלטרנטיבית, טכניקות נגיש יותר רצוי על כימות שגרתית של יישור דיסקות המושרה מכלולים בפתרון. שבירה כפולה המידות הן חלופה מעשית ופשוטה יחסית. באנלוגיה כדי הניסויים NMR, מדידות שבירה כפולה לחשוף מידע חשוב על השומנים rearrangements, השומנים שלבים המתרחשים bilayer. יתר על כן, שינויי צורה גיאומטריים המתרחשים מכלול polymolecular עם שינוי תנאים סביבתיים כגון טמפרטורה מנוטרים. ^{11 , 12 , 13 , 16} Δn′ מגנטית המושרה שבירה כפולה שימש ללמוד סוגים שונים של מערכות פוספוליפיד. ^{13 , 29 , 30} מדידות שבירה כפולה המבוססת על טכניקת אפנון פאזה של השדה המגנטי היא שיטה מעשית כדי לזהות את הכיוון של bicelles. ^{12 , 16 , 18 , 29 , 31 , 32} האפשרות של חוקרים bicelles עם שבירה כפולה בשדות מגנטיים גבוהה עד 35 T הודגם גם על ידי מ Liebi. et al. ¹³

כאשר אור מקוטב מזין של חומר אנאיזוטרופי, זה להיות נשברת בגל (אקסטרא). ¹¹ הגלים שני יש במהירויות שונות, יוזזו בשלב על ידי אלפא פיגור. מידת פיגור אלפא נמדדים וישנה להמיר אות שבירה כפולה לכמת את מידת חיזקו באמצעות חומרים

(2)

איפה λ הוא אורך הגל של הלייזר ו- d הוא העובי של המדגם. פוספוליפידים הם אניסוטרופי אופטים, ציר אופטי שלהם עולה בקנה אחד עם צירים מולקולריות ארוכות שלהם, במקביל הזנב של פחמימנים. ^{11 , 12} . אין פיגור נמדד אם פוספוליפידים הם חוקיים באופן אקראי בפתרון. פיגור נמדד כאשר פוספוליפידים המיושרים במקביל אחד לשני. שבירה כפולה דיסקות המושרה יכול לקבל סימן חיובי או שלילי בהתאם הכיוון של המולקולות בתוך השדה המגנטי; ראה איור 2. פוספוליפידים המיושרים במקביל ציר ה-x תגרום שלילי , ואילו התוצאה האלה מסודרים לאורך ציר z חיובי . אין שבירה כפולה הוא ציין מתי לציר האופטי עולה בקנה אחד עם הכיוון של הפצת אור כפי פוספוליפיד יישור במקביל ציר ה-y.

איור 2: יישור של פוספוליפידים, המתאימים סימן שבירה כפולה דיסקות המושרה . סימן נמדד תלוי בכיוון פוספוליפיד בשדה מגנטי. קווים מקווקווים מציינים את הציר האופטי של המולקולה. האור הוא מקוטב-45° והפצת בכיוון y. השדה המגנטי B נמצאת בכיוון z. איור זה השתנה מ מ Liebi. ¹¹ אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

במקרה ראש צמיגי איזוטרופיות של bicelles, כיוון המושרה על ידי הסידור של פוספוליפידים ב- bilayer תהיה אבודה, מכוונת את אלפא פיגור. Bicelles עליך ליישר גם על מנת להתמצא פוספוליפידים שטיחות פעיל ב- bilayers שלהם, גורם של אלפא פיגור של אור מקוטב. כתוצאה מכך, שבירה כפולה הוא כלי רגיש לכמת את alignability מגנטי מכלולים polymolecular. Bicelles יישור מאונך השדה המגנטי תניב דבר חיובי , בעוד אלה המיושרים במקביל תניב תוצאה שלילית . השלט תלויה היישור של ההתקנה, ייתכן ניתן לבדוק באמצעות דגימת.