製作手順と磁気応答性ランタノイド イオンのキレート リン脂質アセンブリを設計するための複屈折測定

膜は、多数の脂質の混合物から得られたディスクのような polymolecular のアセンブリです。^1,2,3,4,5広く使用されます膜の生体分子の構造解析の NMR 分光法による。^6,7ただし、最近の取り組みが可能なアプリケーションのフィールドの拡大を目指してください。^5,8,9最も研究の bicelle システムは、1, 2 の混合物から成る-dimyristoyl –sn– グリセロホスファチジン-3-phosphocholine (DMPC)、アセンブリ、および 1, 2 の平面な部分-dihexanoyl –sn– グリセロホスファチジン-3-phosphocholine (DHPC)リン脂質は、エッジをカバーします。^1,2,3膜を構成するリン脂質の分子幾何学は、polymolecular の自己組織化構造の建築を指示します。^4,5による DTPA と交換 DHPC 高磁気応答性と調整可能な bicelle システムを生成します。^10,11 DMPC/-ln/DTPA による^{3 +} (モル比 4:1:1) 膜強化磁気応答の結果、膜の表面に多くより常磁性希土類金属イオン (Ln^{3 +}) を関連付けます。¹⁰また、希釈耐性膜の形成による DTPA/Ln^{3 +}と DHPC の水溶性分子を交換します。¹¹

平面 polymolecular アセンブリの磁気無順序は彼らの全体的な磁気エネルギーによって決定されます。

(1)

B が、磁場の強さ、磁気定数、n 集計数と、膜を構成する脂質分子の反磁性帯磁率異方性。したがって、磁場に対する DMPC/-ln/DTPA による^{3 +}膜の応答はサイズ (集計番号 n) および分子磁性磁化率異方性 Δχ で合わせています。後者は容易にキレート Ln^{3 +}の性質を変えることによって行われます。^12,13,14,15紹介コレステロール (哲-オハイオ州) や 2 層他のステロイドの誘導体は、集計番号 n とアセンブリの帯磁 Δχ チューニングの可能性を提供しています。^{11,16,17,18,19}特定の脂質組成の大きいアセンブリを含めるより脂質 E_マグ(集計数 n が大きいほど) に貢献できるより整列種の結果します。DMPC/DHPC 膜のサイズはたとえば、従来構成脂質の比率または合計濃度の最適化を通じて制御されます。^20,21,22これは DMPC/-ln/DTPA による^{3 +}膜可能ですが、提供を加熱すると小胞へ bicelle からの熱可逆性転換は仕立てオプションを追加しました。機械は、メンブラン フィルター押出により、小胞の形成などを意味します。5 ° C に冷却される磁気整列の膜が再生され、小胞前駆体からの寸法を決定します。¹¹ ・・・、我々 に焦点を当てると DMPC/による DTPA/Tm^{3 +}機械加工手順の可能性 (モル比 4:1:1) または DMPC/哲-ああ/による-DTPA/Tm^{3 +} (モル比 16:4:5:5) 参照システムとして。その他 Ln^{3 +} Tm^{3 +}よりもを使用するとき、プロセスはおおむね正確に働きます。これらの技術によって提供される可能性の広い範囲が図 1に強調され、広く他の所で議論。²³

図 1: 可能な製作手順の図式的な概観します。調査磁気整列 Ln^{3 +}キレート polymolecular アセンブリのいずれか DMPC/による DTPA/Tm^{3 +}で構成されています (モル比 4:1:1) または DMPC/哲-ああ/による-DTPA/Tm^{3 +} (モル比 16:4:5:5)。PH 値 7.4 の 50 mM リン酸緩衝と乾燥脂質膜が水分補給し、総脂質濃度は 15 mM。脂質膜の効果的な水分補給が必要か凍結融解のサイクル (フィート) または加熱・冷却サイクル (H & C)。H & C サイクルが最後フリーズの分解の手順の後のサンプルを再生成するか、またはさらに押出成形せずに使用する場合、時間の長時間にわたって凍結保存試料を再生成する必要。これらの手順は、Isabettiniらに広く議論されています。²³最大限に整列 polymolecular アセンブリを実現、脂質組成に基づく別のアセンブリのアーキテクチャを提供します。Bicelle サイズと磁気無順序ナノ細孔膜フィルター (Ext) 間押出しによる可変です。提示された線形要因 A_fは 800、400、200、100 のいずれかを通して押し出さ DMPC/哲-ああ/による-DTPA/Tm^{3 +} (モル比 16:4:5:5) サンプルの 2次元小角中性子散乱 (SAN) パターンから計算された nm 毛穴。SANS の測定、詳細はここでは扱いません bicelle 配置の定量化の補完的な手段です。^11,16 A_f -1 (並列中性子散乱または磁場方向に対する膜の垂直配置) から等方散乱の 0 の範囲します。この図の拡大版を表示するのには、ここをクリックしてください。

膜の構造は、解析技術の広い範囲で幅広く研究されています。¹³磁場にさらされる膜の配置は、NMR 分光法又は小角中性子散乱 (SAN) 実験のいずれかを使用して定量化されています。^{5,10,11,12,13,16,17,18,19,24,25}ただし、shift キーを押し Ln^{3 +}の存在下で発生する NMR ピークの広がりは深刻な制限メソッドに。^15,26,27,28が SAN 実験に苦しむしないこの制限、代替、ソリューション内のアセンブリの磁場誘起配向のルーチンの定量化のために望ましいより使いやすいテクニックです。複屈折測定可能な比較的簡単な代わりであります。NMR 実験に同様する複屈折測定では、脂質の語順換えおよび 2 層で発生する脂質段階に関する貴重な情報を明らかにします。また、温度などの環境条件を変更すると polymolecular アセンブリの幾何学的な変化が監視されます。^11,12,13,16磁気誘導複屈折 Δn′ は、リン系の様々 な種類を勉強する使用されています。^13,29,30磁場下における位相変調法を用いた複屈折測定は、膜の向きを検出するための現実的な方法です。^{12,16,18,29,31,32} 35 T までの高磁場下における複屈折膜の調査の可能性 m. Liebiらによって示したも¹³

偏光異方性材料が入ったら、普通と異常な波で屈折します。¹¹ 2 つの波は別の速度がある、位相差 δ によって段階にシフトされます。位相差 δ の程度を測定し、複屈折信号に変換材料を用いた異方性の度合いを定量化するには

(2)

λ ある波長レーザーと d は、試料の厚みです。リン脂質は、光学異方性とその光軸の長い分子軸は、炭化水素の尾に平行と一致しています。^11,12位相差計測されますないリン脂質はソリューションでランダムに配向されています。リン脂質は、互いに平行に並んでいる場合、遅滞は測定されます。磁気誘導複磁気フィールドに、分子の方向に応じて正または負の符号を持つことができます図 2を参照してください。負の x 軸に平行にリン脂質になります、肯定的な z 軸に沿って整列それら結果。光軸が y 軸に平行に配置されます、リン脂質、光の伝搬方向と一致する場合は複屈折認められなかったです。

図 2: リン脂質と磁場誘起複屈折の対応する記号の配置 .測定の記号磁場下におけるリン脂質の向きによって異なります。破線は、分子の光軸を示しています。光は 45 ° で偏光し、y 方向に伝達します。磁場 B は z 方向です。この図は、M. Liebi から変更されています。¹¹ この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

膜の異方性のコロイド分散液、場合、膜リン脂質の配置による配向は失われ、位相差 δ をゼロになります。膜は、偏光の位相差 δ を引き起こして、その膜の光学活性なリン脂質をオリエンテーションするためにも揃える必要があります。その結果、複屈折は、polymolecular アセンブリの磁気無順序を定量化する敏感なツールです。配向膜磁場に対して垂直に行えば、肯定的な、平行にこれらの否定的な利回りが。サインはセットアップの配置に依存し、参照サンプルでチェックすることがあります。