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Jun 18, 2023

젤에 소포를 만들고, 가두어 변형시키는 간단한 방법

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5375(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

우리는 아가로스 겔에 갇힌 거대 지질 유사 소포(상단에 기름진 뚜껑이 있는 소포)를 생산하는 간단한 방법을 제시합니다. 이 방법은 일반 마이크로피펫만 사용하여 구현할 수 있으며 액체 아가로스에서 물/기름/물 이중 방울의 형성에 의존합니다. 우리는 생성된 소포를 형광 이미징으로 특성화하고 \(\alpha \)-헤모리신 막횡단 단백질의 성공적인 삽입을 통해 지질 이중층의 존재와 무결성을 확립합니다. 마지막으로, 우리는 겔 표면을 들여쓰기함으로써 소포가 비침투적으로 기계적으로 쉽게 변형될 수 있음을 보여줍니다.

소포는 세포 구획화를 모방하고 상향식 접근법을 통해 시험관 내 특정 생물학적 기능을 재현하는 데 널리 사용되었습니다. 최근 많은 연구에서는 단백질3 또는 유전자4를 발현하거나 액틴 피질5 또는 미세소관 애스터6와 같은 세포골격의 단백질 필라멘트를 재구성하고 연구하기 위해 소포 내부의 복잡한 생물학적 반응을 캡슐화하는 데 중점을 두었습니다. 다른 많은 연구에서는 리포솜에 막횡단 단백질을 삽입하여 막 융합7,8,9 또는 세포 통신과 같은 세포막 특성을 모방하는 것을 목표로 합니다. 특히, 기계감응 채널10,11은 리포솜의 막에 삽입되어 기계적 응력 하에서 전도도를 측정할 수 있습니다.

소포의 생성은 일반적으로 수화 방법이나 역유제 주형에 의존합니다. 수화 방법은 수성 완충액에서 건조된 지질 필름의 팽창에 의존합니다. 그들은 작동이 상대적으로 간단하지만 다분산 소포 크기와 상대적으로 균일하지 않은 캡슐화 효율성을 제공합니다. 단층 소포의 생산 속도는 전기장(전기 형성 방법17)을 사용하여 향상될 수 있지만 깨지기 쉬운 단백질은 적용된 장에 의해 손상될 수 있으며 기술은 또한 이온 농도가 낮은 완충액으로 제한됩니다. 반면에 반전된 에멀젼 템플릿은 물/기름 인터페이스5,20를 통해 유중수 에멀젼 방울의 강제 통과를 기반으로 합니다. 이 방법은 미세유체 칩21,22,23,24에서 개발되어 미세유체 채널 크기에 의해 제한되는 단분산 소포 크기를 생성할 수 있습니다.

두 가지 방법(수화 또는 에멀젼)에서 생성된 소포는 외부 매체에 분산되므로 다양한 환경(마이크로파이펫25, 광학 트래핑26 등)에서 이를 처리하거나 전송하기 위한 추가 단계가 필요합니다. 특정 기술에 의존하는 이러한 추가 단계로 인해 많은 실험을 재현하고 시스템 속성에 대한 대규모 통계를 수집하는 것이 어려워졌습니다. 특히, 기계변환 과정을 연구하기 위해서는 소포체를 기계적으로 자극하는 것이 필요합니다. 실제로 이는 일반적으로 국부적인 막 변형(피펫 흡입27, 유체 흐름28,29, AFM30,31)을 통해 달성되었습니다. 그러나 이러한 방법은 조직의 기계적 섭동 특성을 충실하게 재현하지 못합니다. 게다가 그들은 세포와 생물학적 점탄성 환경 사이의 기계적 결합을 간과합니다.

우리는 여기에서 생체 모방 유사 소포(기름진 캡이 위에 있는 소포)의 간단한 생산을 위한 다목적 플랫폼을 제공할 뿐만 아니라 트래핑 및 비침해적인 기계적 자극을 허용하는 새로운 기술을 제안합니다.

(a–f) (상단) 이중 에멀젼 생산 방법의 스케치. 녹색/주황색/파란색은 각각 내부/오일/외부 상을 ​​나타냅니다. (하단 행) 명시야 이미지. 스케일 바 = 500\(\mu \)m. (f)에서 생성된 이중 에멀젼 액적은 액체 아가로스의 침전물에 쌓이고 결국 아가로스 겔로 갇히게 됩니다. 동시에, 주변 오일 껍질이 물방울 상단에 크림화되고 지질 이중층이 하단 부분에 압축됩니다. 몇 분 후, (g)에 표시된 것처럼 pseudo-vesicle이 형성되어 겔에 갇히게 됩니다. 하단 패널: 아가로스 겔에 갇힌 카르복시플루오레세인이 포함된 유사 소포의 형광 거시경 이미지. 스케일 바 = 200\(\mu \)m.