Özet

Obtención de vesículas híbridas unilamelares gigantes por electroformación y medición de sus propiedades mecánicas por aspiración de micropipeta

Published: January 19, 2020
doi:

Özet

El objetivo del protocolo es medir de forma fiable las propiedades mecánicas de membrana de las vesículas gigantes por aspiración de micropipetas.

Abstract

Las vesículas gigantes obtenidas a partir de fosfolípidos y copolímeros pueden explotarse en diferentes aplicaciones: administración controlada y dirigida de fármacos, reconocimiento biomolecular dentro de biosensores para el diagnóstico, membranas funcionales para células artificiales y desarrollo de micro/nanorreactores bioinspirados. En todas estas aplicaciones, la caracterización de sus propiedades de membrana es de importancia fundamental. Entre las técnicas de caracterización existentes, la aspiración de micropipetas, pionera por E. Evans, permite la medición de las propiedades mecánicas de la membrana, como el módulo de compresibilidad de área, el módulo de flexión y la tensión y la tensión de lisis y la tensión y la tensión. Aquí, presentamos todas las metodologías y procedimientos detallados para obtener vesículas gigantes a partir de la película delgada de un lípido o copolímero (o ambos), la fabricación y tratamiento superficial de micropipetas, y el procedimiento de aspiración que conduce a la medición de todos los parámetros mencionados anteriormente.

Introduction

Las vesículas gigantes obtenidas a partir de fosfolípidos (liposomas) han sido ampliamente utilizadas desde la década de 1970 como la membrana celular básica modelo1. A finales de la década de 1990, las morfologías vesiculares obtenidas del autoensamblaje de copolímeros, denominados polímeros en referencia a sus análogos de lípidos2,3,aparecieron rápidamente como una alternativa interesante a los liposomas que poseen una débil estabilidad mecánica y una pobre funcionalidad química modular. Sin embargo, su carácter biomimético celular es bastante limitado en comparación con los liposomas ya que estos últimos están compuestos de fosfolípidos, el componente principal de la membrana celular. Además, su baja permeabilidad a la membrana puede ser un problema en algunas aplicaciones como la administración de fármacos donde se requiere la difusión controlada de especies a través de la membrana. Recientemente, la asociación de fosfolípidos con copolímeros de bloque para diseñar vesículas y membranas híbridas de polímero-lípido sha sido objeto de un número creciente de estudios4,5. La idea principal es diseñar entidades que combinen sinérgicamente los beneficios de cada componente (biofuncionalidad y permeabilidad de las bicapas lipídicas con la estabilidad mecánica y versatilidad química de las membranas poliméricas), que pueden ser explotadas en diferentes aplicaciones: entrega controlada y dirigida de fármacos, reconocimiento biomolecular dentro de biosensores para el diagnóstico, membranas funcionales para células artificiales, desarrollo de micro-nano-reactores bioinspirados.

Hoy en día, diferentes comunidades científicas (bioquímicos, químicos, biofísicos, físico-químicos, biólogos) tienen un creciente interés en el desarrollo de un modelo de membrana celular más avanzado. Aquí, nuestro objetivo es presentar, lo más detalladamente posible, metodologías existentes (electroformación, aspiración de micropipetas) para obtener y caracterizar las propiedades mecánicas de las vesículas gigantes y los recientes modelos de membrana celular “avanzados” que son vesículas gigantes de lípidos de polímero híbrido4,5.

El propósito de estos métodos es obtener una medición fiable de la compresibilidad de la zona y los módulos de flexión de la membrana, así como su tensión de lisis y tensión. Una de las técnicas más comunes existentes para medir la rigidez de flexión de una vesícula gigante es el análisis de fluctuación6,7, basado en la observación directa del microscopio de vídeo; pero esto requiere una gran fluctuación visible de la membrana, y no se obtiene sistemáticamente en membranas gruesas (por ejemplo, polímeros). El módulo de compresibilidad de área se puede determinar experimentalmente utilizando la técnica Langmuir Blodgett, pero más a menudo en una monocapa8. La técnica de aspiración de micropipetas permite la medición de ambos módulos en una bicapa formando vesícula unilamellar gigante (GUV) en un experimento.

El siguiente método es adecuado para todas las moléculas anfifílicas o macromoléculas capaces de formar bicapas y, en consecuencia, vesículas por electroformación. Esto requiere un carácter fluido de la bicapa a la temperatura de la electroformación.

Protocol

1. Fabricación de micropipetas NOTA: Aquí son necesarias micropipetas con un diámetro interior de 6 a 12 m y una longitud córnea de alrededor de 3-4 mm. A continuación se describe un método detallado de fabricación de micropipetas. Coloque el capilar de vidrio borosilicato en la barra de tracción del tirador y fije uno de los extremos apretando la perilla. Deslice cuidadosamente el vidrio a través de los orificios en el lado de la cámara del calentador. …

Representative Results

Con el protocolo antes mencionado, hemos estudiado diferentes vesículas unilamellares gigantes sintéticas (GUV), obtenidas a partir de un fosfolípido: 2-oleoyl-1-palmitoyl-sn-glicero-3-fosfocolina (POPC), un copolímero tribloque: Poli(etilenoóxido)-b-Poli(dimethylsiloxane)-b-Poly(etilóxido) (PEO12-b-PDMS43-b-PEO12) sintetizado en un estudio anterior13, y un copolímero dibloque Poly…

Discussion

El recubrimiento del micropipeta es uno de los puntos clave para obtener mediciones fiables. Se debe evitar la adhesión de la vesícula a la micropipeta, y se utiliza comúnmente un recubrimiento en la literatura17,18,19,20,21, con BSA, é-caseína o surfasil. Los detalles del procedimiento de recubrimiento rara vez se mencionan.

L…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los autores agradecen a la ANR su apoyo financiero (ANR Sysa).

Materials

Required equipment and materials for micropipette design
Borosilicate Glass Capillaries World Precision Instruments 1B100-4 external and internal diameter of 1mm and 0.58 mm respectively.
Filament installed Sutter Instrument Co. FB255B 2.5mm*2.5mm Box Filament
Flaming/Brown Micropipette Puller Sutter Instrument Co. Model P-97
Microforge NARISHGE Co. MF-900 fitted with two objectives (10x and 32x)
Materials for coating pipette tips with BSA
Bovine Serum Albumin Fraction V (BSA) Sigma-Aldrich 10735078001
Disposable 1 ml syringe Luer Tip Codan 62.1612
Disposable 10 ml syringe Luer Tip Codan 626616
Disposable 5 ml syringe Luer Tip Codan 62.5607
Disposable acetate cellulose filter Cluzeau Info Labo L5003SPA Pore size: 0.22µm, diameter: 25mm
Flexible Fused Silica Capillary Tubing Polymicro Technologies. TSP530660 Inner Diameter 536µm, Outer Diameter 660µm,
Glucose Sigma-Aldrich G5767
Syringe 500 µL luer Lock GASTIGHT Hamilton Syringe Company 1750
Test tube rotatory mixer Labinco 28210109
Micromanipulation Set up
Aluminum Optical Rail, 1000 mm Length, M4 threads, X48 Series Newport
Damped Optical Table Newport used as support of microscope to prevent external vibrations.
Micromanipulator Eppendorf Patchman NP 2 The module unit (motor unit for X, Y and Z movement) is mounted on the inverted microscope by the way of an adapter.
Micrometer Mitutoyo Corporation 350-354-10 Digimatic LCD Micrometer Head 25,4 mm Range 0,001 mm
Plexiglass water reservoir (100 ml) Home made
TCS SP5 inverted confocal microscope (DMI6000) equipped with a resonant scanner and a water immersion objective (HCX APO L 40x/0.80 WU-V-I). Leica
X48 Rail Carrier 80 mm Length,with 1/4-20, 8-32 and 4-40 thread Newport
Materials for sucrose and amphiphile solution preparation
2-Oleoyl-1-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Sigma-Aldrich
Chloroform VWR 22711.244
L-α-Phosphatidylethanolamine-N-(lissamine rhodamine B sulfonyl) Sigma-Aldrich 810146C Rhodamine tagged lipid
Sucrose Sigma-Aldrich S7903
Electroformation set up
10 µL glass capillary ringcaps Hirschmann 9600110
Disposable 1 ml syringe Luer Tip Codan 62.1612
H Grease Apiezon Apiezon H Grease Silicon-free grease
Indium tin oxide coated glass slides Sigma-Aldrich 703184
Needle Terumo AN2138R1 0.8 x 38 mm
Ohmmeter (Multimeter) Voltcraft VC140
Toluene VWR 28676.297
Voltage generator Keysight 33210A

Referanslar

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Bu Makaleden Alıntı Yapın
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