İmalat işlemleri ve Birefringence ölçümler manyetik olarak duyarlı Lanthanide iyon şelat Fosfolipid Derlemeler tasarlama

Bicelles çok sayıda lipid karışımlar elde edilen disk benzeri polymolecular derlemeler vardır. ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} onlar membran biomolecules yapısal karakterizasyonu için NMR spektroskopisi tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. ^{6 , 7} ancak, son çabaları olası uygulama alanın genişletin hedefliyoruz. ^{5 , 8 , 9} en çok çalışılan bicelle sistem 1,2 karışımından oluşmaktadır-dimyristoyl –sn– glycero-3-derleme ve 1,2 düzlemsel kısmını phosphocholine (DMPC),-dihexanoyl –sn– glycero-3-phosphocholine (DHPC) Fosfolipid kenarına kapsayan. ^{1 , 2 , 3} bilayer dikte kendi kendine monte polymolecular yapısı mimari beste fosfolipitler moleküler geometri. ^{4 , 5} yerine DHPC DMPE-DTPA ile manyetik olarak son derece duyarlı ve ayarlanabilir bicelle sistemleri oluşturur. ^{10 , 11} DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} (molar oranı 4:1:1) bicelles ilişkilendirmek çoğu ile daha fazla paramagnetic lanthanide iyonları (Ln^{3 +}) bilayer’ın yüzeyinde, gelişmiş bir manyetik tepkisine yol. ¹⁰ Ayrıca, suda çözünen DHPC molekülleri DMPE-DTPA/Ln^{3 +} sağlar ile seyreltme dayanıklı bicelles oluşumunu değiştirme. ¹¹

Düzlemsel polymolecular derlemeler manyetik alignability genel olarak manyetik enerji tarafından dikte edilir,

(1)

B manyetik alan şiddeti, olduğu yerde manyetik sabit, n toplama numarası ve bilayer beste lipidler moleküler diamagnetic duyarlılık anizotropi. Bu nedenle, DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} bicelles yanıt manyetik alanlar için onların boyutu (Toplam sayı n) ve moleküler diamagnetic duyarlılık anizotropi Δχ tarafından hazırlanmıştır. İkinci kolayca Şelatatlı Ln^{3 +}doğası değiştirerek elde edilir. ^{12 , 13 , 14 , 15} Introducing kolesterol (CHOI-OH) veya bilayer steroid diğer türevleri toplama n sayısına ve manyetik duyarlılık Δχ kurulumları ayarlama imkanı sunuyor. ^{11 , 16 , 17 , 18 , 19} verilen lipid kompozisyon için daha alignable türler kaynaklanan daha fazla lipidler E_mag için (daha büyük toplama n sayısına), katkıda bulunmak ve yetenekli büyük derlemeler içerir. DMPC/DHPC bicelles, boyutunu örneğin, geleneksel çıktısından lipid oranı veya toplam konsantrasyonu optimizasyon ile kontrol edilir. ^{20 , 21 , 22} bu DMPC/DMPE-DTPA/Ln^{3 +} bicelles mümkün olsa da, bicelle veziküller Teklifler Isıtma üzerine onların termo-tersinir dönüşüm terzilik seçenekleri eklendi. Veziküller şekillendirme membran filtreleri ile ekstrüzyon sağlar gibi mekanik anlamına gelir. Manyetik olarak alignable bicelles 5 ° C-soğutma üzerine yeniden oluşturulur ve boyutlarıyla vezikül öncüleri dikte. ¹¹ işbu, mekanik imalat işlemleri ile DMPC/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} potansiyelini ele (molar oranı 4:1:1) veya DMPC/Choi-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar oranı 16:4:5:5) referans sistemleri olarak. Süreç siparişlerimiz ile diğer Ln^{3 +} daha Tm^{3 +}çalışırken işler. Bu teknikler tarafından sunulan olanaklar geniş şekil 1 ‘ de vurgulanır ve kapsamlı bir şekilde başka bir yerde tartışıldı. ²³

Şekil 1: olası üretim prosedürleri şematik bakış. Okudu manyetik alignable Ln^{3 +} şelat polymolecular derlemeler her iki DMPC/DMPE-DTPA/Tm-^{3 +} in oluşmaktadır (molar oranı 4:1:1) veya DMPC/Choi-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar oranı 16:4:5:5). Kuru lipit filmin 7,4 pH değeri, bir 50 mM fosfat tampon ile sulu ve toplam lipid konsantrasyon 15 mM. Etkili bir nemlendirme lipit filmin de donma çözülme döngüsü (FT) veya Isıtma ve soğutma çevrimleri gerektirir (H & C). H & C döngüleri örnekleri son donma adım çözdürme sonra yeniden veya eğer onlar daha fazla ekstrüzyon kullanılmak üzere uzun bir süre içinde donmuş muhafaza örnekleri yeniden oluşturmak için gerekli. Aşağıdaki adımları Isabettini ve arktarafından kapsamlı bir şekilde ele alınmıştır. ²³ sonuna kadar alignable polymolecular derlemeler, lipid kompozisyona göre farklı derleme mimarileri teslim elde edilir. Bicelle boyutu ve manyetik alignability nanopore membran filtreleri ile ekstrüzyon (Ext) tarafından ayarlanabilir. Sunulan hizalama etkenler A_f 2D küçük açı nötron saçılma (San) desenleri 800, 400, 200 veya 100 kalıptan çekilmiş DMPC/Choi-OH/DMPE-DTPA/Tm^{3 +} (molar oranı 16:4:5:5) örneği üzerinden hesaplanan nm gözenekleri. Ölçümler daha ayrıntılı olarak burada kapsamında olmayan bicelle hizalama miktarının, tamamlayıcı bir anlamı vardır. ^{11 , 16} izotropik saçılma için 0 -1 (paralel nötron saçılma veya manyetik alan yönü ile ilgili olarak bicelles dikey hizalamasını) arasında A_f değişen.Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Bicelles yapısını karakterizasyonu teknikleri geniş bir dizi tarafından kapsamlı bir şekilde okudu. ¹³ bicelles bir manyetik alana maruz hizalamasını NMR spektroskopisi veya küçük açı nötron saçılma (San) deneyler kullanarak sayısal. ^{5 , 10 , 11 , 12 , 13 , 16 , 17 , 18 , 19 , 24 , 25} ancak, shift ve Ln^{3 +} varlığında meydana gelen NMR doruklarına genişletmektedir yöntemine ciddi sınırlamalar vardır. ^{15 , 26 , 27 , 28} rağmen SANS deneyler bu sınırlama, alternatif ve olmaz daha erişilebilir teknikleri çözüm derlemelerde manyetik olarak indüklenen hizalamasını rutin miktar için arzu edilir. Birefringence ölçümleri uygun ve nispeten basit bir alternatiftir. Mahsum NMR deneyleri için birefringence ölçümleri lipid düzenlemeler ve lipid aşamaları bilayer içinde meydana gelen değerli bilgileri ortaya koyuyor. Ayrıca, geometrik dönüştürmeleri sıcaklık gibi çevre koşulları değişen polymolecular derleme içinde meydana gelen izlenir. ^{11 , 12 , 13 , 16} manyetik olarak indüklenen birefringence Δn′ Fosfolipid sistemleri çeşitli çalışma kullanılmaya başlanmıştır. ^{13 , 29 , 30} birefringence ölçümleri bir manyetik alan içinde faz modülasyon tekniği dayalı bicelles yönünü bulmak için uygun bir yöntem var. ^{12 , 16 , 18 , 29 , 31 , 32} bicelles birefringence yüksek manyetik alanlarda en fazla 35 T ile soruşturma imkanı da M. Liebi vd tarafından sunuldu ¹³

Bir Anizotropik malzeme polarize ışığın girdiği zaman, olağan ve olağanüstü bir dalga kırılan. ¹¹ iki dalgalar farklı hızları var ve aşamasında retardasyon δ tarafından kaydırılır. Geriliği δ derecesini ölçülen ve bir birefringence sinyale dönüştürülür malzeme kullanarak anizotropi derecesini ölçmek için

(2)

Burada λ dalga boyu lazer ve d numune kalınlığı olmasıdır. Fosfolipitler optik Anizotropik ve onların optik eksen hidrokarbon kuyrukları paralel onların uzun moleküler eksenli denk geliyor. ^{11 , 12} fosfolipitler rastgele çözüm odaklı Eğer hiçbir retardasyon ölçülür. Fosfolipitler birbirine paralel hizalandığında retardasyon ölçülür. Manyetik olarak indüklenen birefringence bir pozitif veya negatif işaret molekülleri yönünü bağlı olarak manyetik alanına; olabilir bkz: Şekil 2. Paralel x ekseni için hizalı fosfolipitler olumsuz bir neden olacaktır , bu hizalanmış z ekseni boyunca olumlu bir sonuç ise . Hiçbir birefringence Fosfolipid paralel y ekseni olarak hizalar gibi optik eksen ışık yayma yönü ile ne zaman denk görülmektedir.

Resim 2: Uyum fosfolipitler ve karşılık gelen manyetik olarak indüklenen birefringence iz . Ölçülen iz manyetik alandaki Fosfolipid yönünü bağlıdır. Optik eksen molekülün kesik çizgilerle gösterilir. Işık 45 ° polarize ve y yönde yayar. Manyetik alan B z yönünde olur. Bu rakam M. Liebi değiştirildi. ¹¹ Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Bir izotropik kolloidal süspansiyon bicelles söz konusu olduğunda, bilayer fosfolipitler düzenlenmesi tarafından indüklenen yönlendirme, retardasyon δ sıfırlanması kaybolacaktır. Bicelles aynı zamanda bir zeka özrü δ polarize ışığın neden onların bilayers optik etkin fosfolipitler yönlendirmek amacıyla hizalamanız gerekir. Sonuç olarak, birefringence polymolecular derlemeler manyetik alignability ölçmek için önemli bir araçtır. Bicelles hizalanmış dikey manyetik alan olarak olumlu bir verecek , bu paralel uyumlu bir negatif verecektir iken . İşareti belgili tanımlık tertibat Hizalama’bağlıdır ve örneği ile kontrol edilebilir.