摘要:巨型单层囊泡(GUV)的产生在各种科学学科,尤其是在合成细胞的发展中起关键作用。尽管存在许多用于GUV准备的方法,但经过修改的连续液滴界面交叉封装(CDICE)方法提供了简单性和高封装效率的优势。但是,该技术的一个重要局限性是囊泡的产生,具有较大的尺寸分布,无法控制所需的尺寸范围。这提出了一个关键问题:是否可以优化修改的CDICE方法以生产具有控制尺寸分布的GUV?在这项研究中,我们检查了两个实验参数的效果:CDICE室的旋转时间(T腐)和角频率(ω)在GUV的尺寸分布中。我们的结果表明,减少角频率或旋转时间将尺寸分布转移到较大的囊泡,从而实现有效的尺寸选择。这些发现得到了物理模型的进一步支持,该模型提供了对尺寸选择基础机制的见解。这项工作表明,可以通过直接调整系统参数来控制对GUV尺寸分布的控制。微调囊泡尺寸的能力为研究人员提供了一种强大的工具,用于开发可定制的用于合成生物学和相关领域的实验系统。关键字:GUV,合成细胞,CDICE,大小选择
氧析出反应 (OER) 是所有使用水作为氢源的反应(如氢析出和电化学 CO 2 还原)的关键元素,而提供 OER 电催化剂上高活性位点的新型设计原理突破了它们实际应用的极限。本文证明了金簇负载在单层剥离层状双氢氧化物 (ULDH) 电催化剂上用于 OER 以在金簇和 ULDH 之间制造异质界面作为活性位点,同时伴随着活性位点氧化态的调节和界面直接 O O 偶联(“界面 DOOC”)。负载金簇的 ULDH 对 OER 表现出优异的活性,在 10 mA cm −2 时的过电位为 189 mV。 X射线吸收精细结构测量表明,从金团簇到超低分子量聚乙烯的电荷转移改变了三价金属离子的氧化态,而这些离子可以作为超低分子量聚乙烯上的活性位点。本研究采用高灵敏度的反射吸收红外光谱和调制激发光谱以及密度泛函理论计算相结合的光谱技术,表明金团簇和超低分子量聚乙烯界面处的活性位点通过界面DOOC促进了一种新的OER机制,从而实现了优异的催化性能。
生态学从历史上受益于在社区内外生物多样性的统计模式的表征,这种方法称为宏观生态学。在微生物生态学中,宏观生态学方法确定了可以通过有效模型捕获的多样性和丰度的普遍模式。实验同时发挥了至关重要的作用,因为高复制社区时间序列的出现使研究人员能够调查潜在的生态力量。但是,在实验室中进行的实验与自然系统中记录的宏观生态模式之间存在差距,因为我们不知道这些模式是否可以在实验室中概括,以及实验性操纵是否会产生宏观生态影响。这项工作旨在弥合实验生态学和宏观生态学之间的差距。使用高复制时间序列,我们证明了尽管有控制的条件,但在实验室环境中仍存在于自然界中观察到的微生物宏观生产模式,并且可以在随机的逻辑模型(SLM)下统一。我们发现人口操纵(例如迁移)影响观察到的宏观生态模式。通过修改SLM将上述操作与实验细节(例如采样)一起,我们获得与宏观生态结果一致的预测。通过将高复制实验与生态模型相结合,可以将微生物宏观生态学视为一种预测性学科。通过将高复制实验与生态模型相结合,可以将微生物宏观生态学视为一种预测性学科。
脂质体是多功能,自组装的囊泡,具有跨越药物,化妆品和生物技术的应用。本综述提供了对脂质体的全面检查,重点是它们的分类,制备方法和组成方面。我们首先深入研究脂质体的各种分类方案,包括Unilamellar和Multilamelar结构,及其基于大小和电荷的子类别。接下来,我们探讨了脂质体制备的多种方法,从传统技术(例如薄膜水合方法)到高级方法,例如微流体混合和溶剂注射。此外,我们讨论了脂质组成的影响,包括磷脂,胆固醇和其他添加剂对脂质体的物理化学特性和功能的影响。通过综合当前知识并突出最近的进步,本综述旨在提供对脂质体技术及其对未来研究和应用的影响的全面了解。
希腊语术语“ Lipos”,意思是脂肪,而“ soma”是“脂质体”一词的根。脂质体的术语是指其结构成分,即磷脂,而不是其大小。脂质体可以是单层或多层脂质体,并且可以在各种尺寸中发生。由于血浆蛋白在其“第二代形式”中的吸附(称为空间稳定脂质体)引起的,常规脂质体的主要缺点之一是它们的快速去除。脂质体组成具有增强抗癌药物在体内功效的潜力。当患有L1210白血病的小鼠在脂质体配方中给予抗癌药物阿拉伯糖苷时,动物的生命周期大大延长,并且体内活性的增强。
纳米药物是一种纳米级实体,通常由载有治疗药物的药物载体组成。这些纳米药物的主要作用是将生物活性药物输送到患病部位,同时防止其在健康组织中释放,从而提高治疗效果并降低毒性。在寻找合适的载体的过程中,人们研究了多种纳米材料作为潜在的纳米药物,包括无机金属、聚合物和脂质。在过去的四十年中,加拿大的研究人员在纳米技术发展中发挥了核心作用,特别是在脂质基纳米药物领域。脂质基纳米药物的发展始于 1965 年 Bangham 等人发现多层脂质体。1 随后,Gregoriadis 等人证明药物和蛋白质可以封装在脂质体内。 2 20 世纪 80 年代,加拿大科学家开发出一种高压挤出技术,制造出均质单层脂质体系统,从而使脂质体成为一种药物输送系统 3 ,其他人则发现了“远程装载”工艺,利用 pH 梯度将弱碱性药物装载到脂质体中 4 , 5
抽象的低温电子显微镜(Cryo-EM)是可用于询问生物材料的纳米级结构的最强大工具之一。我们最近表明,冷冻EM可用于测量具有子立体精度的脂质囊泡和生物膜的双层厚度,从而导致在多组分脂质混合物和巨型质膜膜囊泡中直接可视化不同厚度的纳米镜结构域。尽管冷冻EM在揭示生物膜的横向组织方面具有很大的潜力,但实验条件的巨大参数空间仍有尚待计算。在这里,我们系统地研究了仪器参数的影响和图像对液体的影响,以准确测量双层脂质体内不同厚度的双层厚度和区分不同厚度的区域。由于1)每个囊泡的大小不同,曲率不同,对图像采集优化和分析的这种独特的应用对图像采集优化和分析的特定需求,2)每个囊泡中的域大小可能是异质的,而3)3)囊泡的随机取向扩大了投影图像中域大小的可变性。 我们还展示了空间自相关分析,以提取有关侧向异质性的其他信息。对图像采集优化和分析的这种独特的应用对图像采集优化和分析的特定需求,2)每个囊泡中的域大小可能是异质的,而3)3)囊泡的随机取向扩大了投影图像中域大小的可变性。我们还展示了空间自相关分析,以提取有关侧向异质性的其他信息。
人工生物分子纳米管是一种有前途的方法,可以建立模仿细胞细胞骨架能力生长和自我组织动态的材料。核酸纳米技术已经证明了各种自组装纳米管具有与实际细胞骨架成分的可编程,可靠的特征和形态学相似性。他们的产量通常需要热退火,这不仅与生理条件不相容,而且还阻碍了持续生长和动态自组织的可能性。在这里,我们报告了DNA纳米管,这些纳米管从恒定的室温下的五个短DNA链的简单混合物中进行自组装,并且在延长时间内可持续生长的能力显着。The assembly, done in a monovalent salt buffer (here, 100 mM NaCl), ensures that the nanoscale features of the nanotubes are preserved under these isothermal conditions, enabling continuous growth up to 20 days and the formation of individual nanotubes with near flawless arrangement, a diameter of 22 ± 4 nm, and length of several tens of micrometers.我们证明了单价阳离子以实现此类特性的关键作用。我们最终将链封装在微型隔室中,例如油中的微粒和巨型Unilamellar囊泡,它们用作简单的细胞模型。值得注意的是,纳米管不仅在这些条件下等温管生长,而且还会自组织为动态的高阶结构,例如环和动态网络,表明可以从持续生长和限制的结合中出现类似细胞骨架的特性。我们的研究提出了一种工程生物分子支架和材料的方法,以表现出持续的动态和栩栩如生的特性。
大自然是科学家取之不尽的灵感源泉。仿生方法的发展目标是重现生物体所表现出的特定特征,以实现目标功能。合成生物学从生物系统中汲取灵感,目的是重新设计它们,甚至构想出具有特定能力的新型人工生物系统。这种自下而上的方法导致了人工细胞和组织的制造 1-4 。这种方法不仅有利于开发有前景的生物医学或制药应用,而且对基础研究也很有价值。人工细胞的操作适用于研究细胞特性或细胞机制,由于其固有的复杂性或多因素性 5-7 ,使用活细胞来解决这些问题具有挑战性。在这种背景下,人们开发出了多种简化的仿生人工细胞,其复杂程度降低。虽然这些细胞模型在结构上可以多种多样(液滴、凝聚层、脂质体、聚合物囊泡 1,8 ),但巨型单层囊泡 (GUV) 是最相关的仿生原型之一 9 。GUV 由磷脂半透性双层构成。生化膜成分可以通过使用特定的脂质混合物和加入膜蛋白来随意丰富。然而,GUV 是还原论的细胞模型,因为它们是被动物体,不能主动移动、交换,也不能表现出机械转导机制、繁殖或死亡。囊泡是软物体,其膜弯曲模量约为
摘要 囊泡是脂质体的特征替代品,被称为非离子表面活性剂囊泡。它们在结构上类似于脂质体,可生物降解、相对无毒、生物相容性好、更稳定、价格低廉,并且在结构表征上也表现出灵活性。囊泡可以在其多环境结构中封装不同类型的药物,即亲水性药物和亲脂性药物。囊泡是一种由非离子表面活性剂组装的双层结构的囊泡系统,能够在一段时间内提高药物在预定区域的生物利用度。由于囊泡的两亲性质,包封效率得到提高,并且可以使用胆固醇等其他添加剂来维持囊泡结构的刚性。囊泡在诊断成像和作为疫苗佐剂方面也是首选。由于是非离子型的,它们还通过将药物的作用限制在靶细胞上来提高药物的治疗指数。本叙述性综述重点介绍了囊泡的基本方面,包括其结构、制备方法、优点、缺点和应用。关键词:囊泡、胆固醇、亲水性和亲脂性药物、表面活性剂、NSV。收到日期 2020 年 12 月 3 日修订日期 2021 年 1 月 10 日接受日期 2021 年 1 月 14 日简介:囊泡是基于表面活性剂的囊泡,由包裹亲脂性成分的单层/多层结构组成,适当的溶质溶液称为囊泡。这些是通过水合表面活性剂单体自组装产生的非离子表面活性剂囊泡 [1]。这些是由非离子表面活性剂、胆固醇和乙醚混合,然后在水介质中水化形成的囊泡结构,包含尺寸范围在 10 到 1000nm 之间的层状结构。囊泡相对于脂质体的各种优势在于稳定性相关问题,包括氧化、高经济性、影响尺寸和形状的纯度,因为它由非免疫原性、可生物降解和生物相容性的表面活性剂组成 [2]。非离子表面活性剂(如 span-60)通常可以通过添加少量阴离子表面活性剂(如二乙酰磷酸酯)来稳定。囊泡优于脂质体的主要原因是其化学稳定性高且经济性好。这些非离子表面活性剂具有多种优势,并且