Obtenção de vesículas híbridas unilamellares gigantes por eletroformação e medição de suas propriedades mecânicas pela aspiração micropipette

Vesículas gigantes obtidas a partir de fosfolípidos (lipossomos) têm sido amplamente utilizados desde a década de 1970 como o modelo de membrana celular básica¹. No final da década de 1990, as morfologias vesiculares obtidas a partir da automontagem de copolímeros, denominadas polimerasias em referência aos seus análogos lipídicos^2,3, rapidamente apareceram como uma alternativa interessante aos lipossomas que possuem estabilidade mecânica fraca e má funcionalidade química modular. No entanto, seu caráter biomimético celular é bastante limitado em comparação com os lipossomos, uma vez que estes últimos são compostos de fosfolípidos, o principal componente da membrana celular. Além disso, sua baixa permeabilidade da membrana pode ser um problema em algumas aplicações, como a entrega de drogas, onde a difusão controlada de espécies através da membrana é necessária. Recentemente, a associação de fosfolípidos com polímeros de bloco para projetar vesículas e membranas polímeras-lipídios híbridas tem sido objeto de um número crescente de estudos^4,5. A idéia principal é projetar entidades que combinam sinergicamente os benefícios de cada componente (biofuncionalidade e permeabilidade de bicamadas lipídicas com a estabilidade mecânica e versatilidade química das membranas polímeras), que podem ser exploradas em diferentes aplicações: entrega de medicamentos controlados e direcionados, reconhecimento biomolecular dentro de biossensores para diagnóstico, membranas funcionais para células artificiais, desenvolvimento de micro/nano-reatores de inspiração biológica.

Hoje em dia, diferentes comunidades científicas (bioquímicos, químicos, biofísicos, químicos-físicos, biólogos) têm um interesse crescente no desenvolvimento de um modelo de membrana celular mais avançado. Aqui, nosso objetivo é apresentar, o mais detalhado possível, metodologias existentes (eletroformação, aspiração micropipette) para obter e caracterizar as propriedades mecânicas das vesículas gigantes e os recentes modelos de membrana celular “avançada” que são vesículas gigantes lipídicas de polímero híbrido^4,5.

O objetivo desses métodos é obter medição confiável da compresibilidade da área e moduli de flexão da membrana, bem como seu estresse e tensão de lyse. Uma das técnicas mais comuns existentes para medir a rigidez de flexão de uma vesícula gigante é a análise de flutuação^6,7,com base na observação direta do microscópio de vídeo; mas isso requer grande flutuação visível da membrana, e não é sistematicamente obtido em membranas espessas (por exemplo, polimémersos). Modulus de compresibilidade de área pode ser determinada experimentalmente usando a técnica Langmuir Blodgett, mas na maioria das vezes em um monocamada⁸. A técnica de aspiração micropipette permite a medição de ambos moduli em um bicamada formando vesícula unilamellar gigante (GUV) em um experimento.

O seguinte método é apropriado para todas as moléculas ou macromoléculas anfofílicas capazes de formar bicamadas e, consequentemente, vesículas por eletroformação. Isso requer um caráter fluido do bicamada à temperatura da eletroformação.