دهن بلير التجارب مع بليرس فقاعة الاتصال للتصحيح--كلامبيرس

للقنوات الأيونية، غشاء الخلية ليست مجرد مادة داعمة بل شريكا لتوليد تدفق أيون. وظيفيا، الغشاء عازل كهربائي أيون التي يتضمنها القنوات، وجميع أغشية الخلايا المهلة مع غشاء يستريح محتملة. تقليديا، كان تفرض غشاء تعسفية محتملة من دائرة خارجية التي تم قياس التيار الكهربائي عن طريق القنوات. وكشف هذا التقييم الكمي للجريان أيون في إمكانات غشاء مختلف الخصائص الجزيئية لهذه القنوات، مثل ما تخلل الأيوني الانتقائي والنابضة وظائف^1،2. هو منهاج الدراسات الفنية لقنوات أيون الغشاء غشاء الخلية أو الغشاء بلير الدهن. تاريخيا، التسجيلات الحالية الكهربائية قناة واحدة أجريت أولاً في دهن بليرس^3،4، وقد وضعت التقنيات ذات الصلة لأغشية الخلية، مثل أسلوب التصحيح-المشبك (الشكل 1أ )^5،6. ومنذ ذلك الحين، تطورت هذه التقنيات اثنين بشكل منفصل لأغراض مختلفة (الشكل 1)^7،8.

غشاء الدهون والأغشية بلير حاليا تركيز البحوث لأدوارها في دعم هيكل ووظيفة البروتينات القناة. ولذلك، توفر أساليب تختلف تركيبة المادة الدهنية في بليرس في ارتفاع الطلب. دهن bilayer تشكيل أساليب مثل الدهن مستو bilayer (الإرشاد)^8،9،،من¹⁰¹¹وقطرات الماء في النفط bilayer¹²الحبرية واجهة بيلايير (DIB)^{13، 14 , 15 , 16 , 17 , 18 ,} تقنيات ¹⁹ (الشكل 1) هي الخيارات الشائعة، مما أتاح فرصة لدراسة وظيفة القناة تحت متفاوتة الدهن التراكيب²⁰. على الرغم من بنك دبي الإسلامي أسهل بكثير من الناحية الفنية لإنتاج من الإرشاد التقليدية، حجم كبير من DIB أوجد عاملاً مثبطا للتصحيح–كلامبيرس لتطبيقه لدراسة التسجيلات الحالية قناة واحدة مع الحجم المعتاد الموصلية (< ملاحظة: 100).

للالتفاف على ضجيج الخلفية، يجب التقليل من منطقة بلير. وتذكر هذه المسألة تكراراً للتاريخ في تطوير التقنيات الكهربية للدهن بليرس (الشكل 1). في الأيام الأولى، شكلت bilayer صغيرة الحجم (1-30 ميكرومتر في القطر) في تلميح ماصة (تلميح–تراجع الأسلوب؛ الشكل 1 ج) ^{21 , 22 , 23}، بدلاً من استخدام بلير بذاتها (~ 100 ميكرومتر في القطر) على حاجز مسعور في دائرة (الشكل 1ب). تلميح–تراجع الأسلوب يسمح للقياسات الكهربائية مع الكثير من الضوضاء الخلفية أقل²⁴. أن تجاربنا مع^25،26حزب البوابة المفتوحة وتلميح–تراجع^22،،من²³²⁷، والتصحيح-المشبك^28،،من^2930، أساليب ³¹ أدت بنا إلى فكرة جديدة لتشكيل بليرس الدهن باستخدام مبادئ بلير الماء في النفط. أننا أشرنا إلى ذلك كفقاعة الاتصال بلير (مصرف البحرين المركزي) الأسلوب^20،32. في هذا الأسلوب، بدلاً من أن تتدلى قطرات الماء في مرحلة نفط (الشكل 1د)، فقاعة مياه هو في مهب من ماصة زجاجية (مع تلميح قطرها حوالي 30 ميكرومتر) إلى مرحلة النفط (الشكل 1ه و 2)، حيث يتم الحفاظ على فقاعة بتطبيق ضغط ثابت. أشكال أحادي الطبقة تلقائياً على الواجهة المائية للنفط على سطح الفقاعة. ثم، يتم إرساء فقاعتين من خلال التلاعب باثنين الزجاج الماصات، وبلير هو تشكيل نقترب من مونولاييرس اثنين بعضها البعض، مما أسفر عن منطقة بلير توازن. يتم التحكم في حجم الفقاعة بالضغط داخل فقاعة (عقد الضغط)، وكذلك حجم بلير. كثيرا ما يستخدم متوسط قطرها 50 ميكرومتر. على الرغم من أن حجم الفقاعة الصغيرة (< 100 رر)، أنه متصل بحجم أكبر من الحل الماصة موجودة في نطاق ميكروليتير، التي تشكل المرحلة اﻻلكتروﻻيت السائبة.

هناك العديد من الفوائد لاستخدام أسلوب مصرف البحرين المركزي (الجدول 1). كأسلوب تشكيل bilayer دهني، يمكن إنتاج الأغشية المختلفة الدهن المؤلفات، والأغشية غير المتناظر هي المشكلة أكثر سهولة³² من تلك ب طريقة قابلة للطي التقليدية³³. يمكن ميكانيكيا التلاعب في بيلايير، بخلاف حزب البوابة المفتوحة التقليدية التي يمكن أن تكون عازمة فقط مع ضغط الهيدروستاتي فرق^34،35. عن طريق تغيير الضغط القابضة، الفقاعات أما توسيع أو تقليص, مما أدى إلى توتر الغشاء زيادة أو نقصان³². بلير انفصال ميكانيكيا في مونولاييرس، مشابهة لتقنية التجميد–كسر^36،37 من الأغشية في الدراسات المورفولوجية، ولكن مع مصرف البحرين المركزي، يسمح بمناورة لتكرار فصل وإرفاق دورات³² . صغر حجم الحل المنحل بالكهرباء داخل الفقاعة يسمح الانصهار الفعال لتشكيل القناة الدهنية إلى بيلايير، واحتمال الحصول على تسجيلات قناة أعلى بكثير من تقنية الإرشاد التقليدية. حجم الفقاعة الصغيرة كما يسمح نضح السريع (داخل ~ 20 مللي ثانية) الحقن مرة أخرى ماصة يتم إدراجها في أي من الفقاعات. خلافا لأسلوب التصحيح-المشبك، مرة واحدة مكسورة، إعادة تشكيل غشاء مصرف البحرين المركزي فورا ومرارا وتكرارا، ويمكن استخدام الماصات عدة مرات في يوم. بدمج فوائد التصحيح-المشبك وأساليب الإرشاد، مصرف البحرين المركزي منبرا تنوعاً تختلف الظروف الفيزيائية للغشاء، مما يسمح لدراسات لم يسبق لها مثيل من التفاعلات غشاء القناة.

قبل عرض بروتوكول مفصل لعملية تشكيل مصرف البحرين المركزي، يقدم الخلفية الفيزيائية لتشكيل بلير الأولى والتي سوف تكون مفيدة للتصحيح–كلامبيرس لحل الصعوبات التجريبية المتصلة بتكوين غشاء التي تصادف.

مصرف البحرين المركزي تجارب نقل الدروس المستفادة من علوم الكيمياء السطحية³⁸. مصرف البحرين المركزي يشبه فقاعة صابون مهب من القش في الهواء، حيث المثل، فجرت فقاعة الماء في مذيب عضوي. واحد ستلاحظ أن فقاعة الماء يكاد مبالغا فيها عندما الدهون غشاء غير مضمنة في فقاعة الماء أو المذيبات العضوية. نظراً لغياب الدهون أمفيباثيك، التوتر السطحي في واجهة مياه-نفط عالية، وسوف يكون الضغط داخل فقاعة تهب فقاعة عالية. هذا تحقيق معادلة لابلاس (ΔP = 2 γ/R، ΔP هو الضغط داخل الفقاعة، γ هو التوتر السطحي، حيث R هو نصف قطر الفقاعة). عندما يكون تركيز الدهون في مرحلة العضوية أو الحل اﻻلكتروﻻيت عالية، كثافة الدهون في أحادي الطبقة يزيد، وفق ما تمليه الايسوثرم الامتزاز جيبس (-dγ = Γ_وأنا dµ_أنا، حيث Γ_أنا هو الفائض في السطح للمجمع، و μ_أنا هو الكيميائية المحتملة للمكون أنا)³⁹، مما أدى إلى انخفاض التوتر السطحي وسهولة تشكيل فقاعة. في مصرف البحرين المركزي، يمكن ملاحظة بلير من زاوية عرضية (الشكل 2)، ومن زاوية الاتصال بين بلير وأحادي الطبقة قابلة للقياس. هذه الزاوية يمثل توازناً بين surface tensions من أحادي الطبقة وبيلايير (معادلة الشباب: γ_bi = γ_مو cos(θ)، γ_ثنائية هو التوتر بيلايير، γ_مو هو التوتر أحادي الطبقة، حيث θ هي الزاوية الاتصال). التغيرات في زاوية الاتصال تشير إلى تغييرات في التوتر بيلايير، نظراً لأن التوتر أحادي الطبقة يتم تقييم التغيرات في زاوية الاتصال كوظيفة من وظائف الغشاء المحتملة (معادلة يونغ-ليبمان: γ_مو = ج_م الخامس² /4 (cos (θ₀)-cos (θ_الخامس))، ج_م هو السعة غشاء، الخامس هو الغشاء المحتملة، حيث θ₀ و θ_الخامس هي زوايا الاتصال 0 وأم الخامس، على التوالي)^{40،41 ،42}. عند إغلاق كافية فقاعتين، أنها نهج بعضها البعض تلقائياً. وهذا سبب قوة فإن دير فالس، ويمكن أن نلاحظ بصريا هذه العملية الحيوية في تشكيل مصرف البحرين المركزي.

نظام مصرف البحرين المركزي يتكون من مراحل متميزة: إلا وهي مرحلة نفط السائبة، الماء فقاعات مغطاة بطبقة من أحادي الطبقة، وبلير اتصال (الشكل 3). وهذه تذكرنا بمراحل متعددة في حزب البوابة المفتوحة، مثل الحيد المحتوية على المذيب حولها في مرحلة بلير ومرحلة عضوية رقيقة تقع باثنين مونولاييرس^43،44. في مصرف البحرين المركزي، المستمر مع النشرة بلير المرحلة أحادي الطبقة، وجزيئات الدهن سهولة منتشر بين أحادي الطبقة والنشرة. المرحلة أحادي الطبقة يغطي معظم سطح الفقاعة، التي تشكل المرحلة الرئيسية التي تعمل كمستودع للدهون. لأن ذيل مسعور الدهون في أحادي الطبقة يمتد إلى الخارج إلى مرحلة النفط السائبة، يفتح الداخلية بيلايير أو لب مسعور إلى مرحلة النفط الجزء الأكبر. وهكذا، مادة مسعور حقنه في مرحلة النفط القريبة من بيلايير غير قادرة على سهولة الوصول إلى المناطق الداخلية بيلايير. هذا هو أسلوب نضح غشاء أننا قد وضعت مؤخرا⁴⁵، الذي يتم تغيير تكوين الدهن في بيلايير سرعة (في غضون ثانية) أثناء التسجيلات الحالية قناة واحدة. ووجدنا أن محتوى الكولسترول في بيلايير يمكن التحكم في شكل قابل للعكس بتبديل نضح الكولسترول وإيقاف⁴⁵. في حالة ما إذا يختلف تركيز المواد ذات الصلة في أحادي الطبقة، وبلير، الانحدار تركيز المواد ذات الصلة فورا حل من خلال نشرها، الذي يعرف باسم تأثير Marangoni^{46، 47}-من ناحية أخرى، هي المتأرجح عبر مونولاييرس بطء^48،،من⁴⁹⁵⁰.

استخدام الأسلوب مصرف البحرين المركزي، يتشكل في بيلايير تحت الظروف الفيزيائية تنوعاً، مثل درجة حموضة اﻻلكتروﻻيت منخفضة تصل إلى 1 ⁵¹وتركيز ملح (ك⁺، نا⁺، إلخ.) ما يصل إلى 3 متر وإمكانات غشاء مرتفعا كما ±400 mV ونظام درجة حرارة تصل إلى 60 درجة مئوية.

هناك عدة خيارات لتشكيل مصرف البحرين المركزي والتأسيس لجزيئات قناة فيه. لتشكيل المونولاير على الواجهة المائية للنفط، تضاف الدهون أما في مذيب عضوي (الأسلوب من الدهن؛ الشكل 4 أ، ج 4) أو في فقاعة الدهنية (الدهون في الأسلوب؛ الشكل 4 و ب، 4 د). جدير بالذكر أن المادة الدهنية في الأسلوب يسمح لتشكيل الأغشية غير المتناظر^15،32. قناة جزيئات قابلة للذوبان في المحلول (مثلاً، تشكل قناة الببتيدات) مباشرة تضاف إلى^52،فقاعة (الشكل 4أ، ب)⁵³، بينما البروتينات قناة يتم تشكيلها في الدهنية، ثم تضاف إلى الفقاعة (الشكل 4ج، د). وهنا، تشكيل كبس بطريقة الدهن في أما ببتيد قناة (بوليثيوناميدي ب (pTB)؛ الشكل 4 A) أو يظهر بروتين (ككسا البوتاسيوم القناة، الشكل 4ج).