ساخت دولایه ای ساپورت شده(SLB) سارا شامخ
غشاء غشای سلول نقش مهمی را در حیات سلول ایفا می کند: • جداکردن محیط بیرون و درون سلول • کنترل ورود و خروج مواد به محیط سلول • نفوذپذیری انتخابی غشای سلولی از تجمع فسفولیپیدها و پروتیین ها به وجود می آید.
لیپید و فسفولیپید لیپیدها ردهای از ترکیبات آلی دارای هیدروکربن هستند که از مواد بنیادین برای ساختار و کارکرد یاختههای زنده بشمار میآیند. فسفولیپید نوعی لیپید است که از یک مولکول گلیسرول، دو مولکول اسید چرب و یک مولکول فسفات تشکیل شدهاست. این ماده در غشاء سلولی تمام سلولهای زنده وجود دارد. فسفولیپیدها دارای یک سر آبدوست و یک سر آب گریز هستند. این ویژیگی آنها باعث ایجاد دولایه ای می شود. ساختار هندسی فسفولیپیدها: مثلثی شکل← وسیکل استوانه ای شکل← دولایه ای
دولایه ای لیپیدی اولین بار توسط مولر درسال 1962تولید شد. برای افزایش آنتروپی مولکولهای چربی درکنار هم قرار می گیرندو دم های خود را به سمت هم و سرشان را روبه روی آب قرار می دهند و باعث ایجاد دولایه ای می شوند. اولین بار توسط مولر درسال 1962تولید شد. دولایه ای های لیپیدی نزدیکترین مدل ها به غشای سلولی هستند. کاربردهای مطالعاتی و تکنولوژیکی این ساختار، آنها را بسیار پرطرفدار کرده است. دولایه ای لیپیدی سه نوع دارد: Black lipid mambrane(BLM) Supported lipid bilayer(SLB) Tethered Bilayer Lipid Membranes (t-BLM)
Black lipid mambrane(BLM) این روش اولین روش تولید دولایه ای بوده است. مقاومت کمی دارد اما دوطرف دولایه ای دردسترس هستند. این روش دو نوع کلی دارد: روش رنگ شده روش تاشده
Supported lipid bilayer دولایه ای BLM پایداری بسیار کمی دارد و با ابعا بسیار کوچک قابل تولید است. اما دولایه ای ساپورت شده عمر بسیار بیشتری دارد. در اندازه های ماکرو قابل تولید است. بیشترین شباهت را به غشای سلولی دارد. در این نوع دولایه ای سطح ساپورت ، محلول آبی، نوع لیپید، اندازه و غلظت آن اهمیت زیادی دارند که در ادامه هرکدام بحث خواهند شد.
تشکیل SLB تشکیل SLB یک فرایند خود-سازمان (self-organisation)است که در محیط آبی رخ می دهد. جذب و شکستن وسیکل ها بر روی سطح منجر به ایجاد دلایه ای می شود. برای وسیکل ها 4 حالت زیر ممکن است اتفاق بیفتد: 1-وسیکل ها جذب شوند ولی نشکنند.. 2-بلافاصله پس از جذب بشکنند. 3-وسیکلها جذب شوند ودر اثر برهمکنش با یکدیگر شکسته شوند... 4-وسیکل ها جذب نشوند.
مکانیزم شکستن وسیکل ها چهار حالت ممکن است برای شکستن وسیکل ها اتفاق بیفتد: یک وسیکل تنها پس از جذب خودبه خود شکسته شود. این شکستن به علت تاثیرات سطح اتفاق افتاده است. وسیکل همسایه باعث شکستن وسیکل شود. اثرات لبه ی وسیکل شکسته شده ی همسایه باعث شکستن شود. اثرات جمعی وسیکل های اطراف باعث شکستن شود.
عوامل موثر در تشکیل SLB نوع لیپید مورد استفاده غلظت لیپید محلول آبی مورد استفاده سطح ساپورت کننده
1. نوع لیپید مورد استفاده انواع مختلفی از لیپیدها مورد استفاده قرار می گیرد. رایج ترین لیپیدها نوع های زیر هستند: 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) dioleoyltrimethylammonium-propane (DOTAP) 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine (sodium salt)(DOPS) phosphatidylserine (PS) phosphatidylcholine (PC) این مواد به صورت ترکیبی نیز استفاده می شوند. درصدهای مختلف آنها را مخلوط می کنند و برای تشکیل دولایه ای استفاده می کنند. لیپیدها باید به ذرات بسیار ریز تبدیل شوند تا برای ساخت دولایه ای مناسب باشند که این کار با روش های مختلف انجام می گیرد.
2-غلظت لیپید مورد استفاده برای تشکیل دولایه ای غلظت لیپید باید از یک حد آستانه بیشتر باشد. 3-محلول آبی مورد استفاده وجود یون ها به خصوص کلسیم در محلول آبی تاثیر زیادی در تشکیل دولایه ای دارد. PH محیط آبی نباید با PH آب تفاوت زیادی داشته باشد.
4-سطح ساپورت نقش سطح ساپورت درتشکیل دولایه ای بسیار کم شناخته شده است. این سطح باید آب دوست باشد. میکا و سیلیکا و شیشه و فلز پلاتین را به عنوان سطح استفاده می کنند. استفاده از میکا و سیلیکا بسیار رایج است. سطح را باروش های مختلف مانند تابش UV، استفاده از مواد پاک کننده مانند سدیم دودسیل سولفات، شستشو با آب خالص،بخار نیتروژن ، قطع کردن و... تمییز می کنند. روش تمییز کردن بستگی با جنس سطح دارد.
آماده سازی لیپید حل لیپید در کلروفروم رقیق کردن محلول کلروفروم-لیپید با افزودن کلروفروم اضافه خشک کردن و حذف کلروفروم از محلول با استفاده از گازنیتروژن افزودن محلول بافری به لیپید خشک شده استفاده از سونیکاتور برای ایجاد وسیکل در محلول ابعاد وسیکل ها به توان، فرکانس و زمان استفاده از سنیکاتور بستگی دارد.
روش های آشکارسازی چندین روش برای بررسی تشکیل دولایه ای استفاده می شود: Atomic force microscopy(AFM) Quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D) Ellipsometry روش های دیگر دو روش اول پرکاربردتر هستند.
منابع RALF P. RICHTER. “The Formation of Solid-Supported Lipid Membranes and Two-Dimensional Assembly of Proteins.A Study Combining Atomic Force Microscopy and Quartz Crystal Microbalance with Dissipation Monitoring.” .THESE. 26 Octobre 2004. Seyda Bucak , Chen Wang1, Paul E. Laibinis 2, T. Alan Hatton.” Dynamics of supported lipid bilayer deposition from vesicle suspensions.” Journal of Colloid and Interface Science 348 (2010) 608–614 Ralf P. Richter, Remi Berat, and Alain R. Brisson.” Formation of Solid-Supported Lipid Bilayers: An Integrated View.” Langmuir 2006, 22, 3497-3505 H. Ti Tien, Angelica L. Ottova.” From self-assembled bilayer lipid membranes (BLMs) to supported BLMs on metal and gel substrates to practical applications.” Physicochemical and Engineering Aspects 149 (1999) 217–233. Volker Kiessling, Marta K. Domanska, David Murray,Chen Wan and Lukas K. Tamm.” Supported Lipid Bilayers: Development and Applications in Chemical Biology.” University of Virginia. P Mueller, D O Rudin, H I Tien, and W C Wescott."Reconstitution of cell membrane structure in vitro and its transformation into an excitable system." Nature. 194. (1962) 979-980.
Edward T. Castellana, Paul S. Cremer Edward T. Castellana, Paul S. Cremer.” Solid supported lipid bilayers: From biophysical studies to sensor design.” Surface Science Reports 61 (2006) 429–444. H. T. Tien and A. L. Ottova.” Supported planar lipid bilayers (s-BLMs) as electrochemical biosensors.” S0013-4686(98)00107-8 Ralf P. Richter, Josephine Lai Kee Him, and Alain Brisson.” Supported lipid membranes.” materialstoday 2003. Dr. Liangfang Zhang. ” Summary of Methods to Prepare Lipid Vesicles (Ranging from 30 nm to 50 μm).” Ann Junghans and Ingo Koper. ” Structural Analysis of Tethered Bilayer Lipid Membranes. ” 2010 American Chemical Society. دکترصالحی، رسول. مباحثی از بیولوژی سلولی و مولکولی. انتشارات مانی