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剑桥大学案例-巨型单层囊泡(脂质体)的生产与测试
2022-12-161148次
巨型单层囊泡(giant unilamellar vesicles,GUVs),指的是和细胞差不多大小的脂质泡,其外表的脂膜可以用来模拟细胞膜,也可以称之为仿生囊泡,能用于人造细胞方面的研究,那是个“高级”研究,不过本文要说的是更常见的药物筛选领域。

这是微纳立方第33篇微流控推文


巨型单层囊泡(giant unilamellar vesicles,GUVs),指的是和细胞差不多大小的脂质泡,其外表的脂膜可以用来模拟细胞膜,也可以称之为仿生囊泡,能用于人造细胞方面的研究,那是个“高级”研究,不过本文要说的是更常见的药物筛选领域。

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(用微流控技术生成细胞大小囊泡示意图)


传统方法做的囊泡,往其脂膜添加一些生物分子(如Min蛋白)后,会导致囊泡破裂。但在2016年,科学家基于微流控技术已将其很好地攻克,使用的方法叫OAL法(辛醇辅助脂质体组装方法,Octanol-assisted liposome assembly),生成的囊泡不仅单分散性更高,尺寸更好控制,还比其他的微流控方法更快,并能将蛋白质穿插或嵌入其中。

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(OLA方法生产脂质体的工作原理图)


过了几年,剑桥大学的科学家将OLA技术集成到他们的微流控实验平台,用于量化药物渗透和抗生素对仿生囊泡脂膜的功效,并于2019年发表了两篇论文。接着,剑桥大学和埃克塞特大学的科学家使用可调二元脂质混合物完成GUV的制备,以确定OLA脂质体中的脂质扩散,并于2020年5月在SCI期刊BBA Biomembr.发表一篇论文,下图为他们的实验配置及微流控芯片示意图。

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为了能标准化并控制实验参数,例如浓度、流量和时间等,科学家选择法国Fluigent的整套微流控设备(压力泵Flow EZ等),很好地解决了实验中40mbar的压力和10 μL/h流量控制,更重要的是,这些参数控制是可重复了,仪器性能非常稳定,可以让科学家更加专注自己的研究,而不是实验工具。

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(基于法国Fluigent设备搭建的微流控实验平台)

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(单手即可操作的法国Fluigent微流控压力泵)


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相关论文:

1. Deshpande, S., Caspi, Y., Meijering, A. E. C. & Dekker, C. Octanol-assisted liposome assembly on-chip. Nat. Commun. 7, 1–9 (2016).

2. Schaich, M. et al. An Integrated Microfluidic Platform for Quantifying Drug Permeation across Biomimetic Vesicle Membranes. Mol. Pharm. 16, 2494–2501 (2019).

3. Al Nahas, K. et al. A microfluidic platform for the characterization of membrane active antimicrobials. Lab Chip 19, 837–844 (2019).

4. Schaich, M., Sobota, D., Sleath, H., Cama, J. & Keyser, U. F. Characterization of lipid composition and diffusivity in OLA generated vesicles. BBA – Biomembr. (2020).


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