В Калифорнийском университете, Санта-Барбара, инженеры-химики развивали способ непосредственно наблюдать и существующие силы и поведение, которое происходит во время гемисплава клетки, процесса, которым только сливаются внешние слои двойного слоя липида клеточных мембран. В то время как много различных методов использовались, чтобы наблюдать мембранный гемисплав, одновременные измерения мембранных сил толщины и взаимодействия представляют собой большую проблему, по словам Дун Вуг Ли, приводят автора статьи, которая появляется в журнале Nature Communications.’Это твердо к одновременно гемисплаву изображения и толщине мембраны меры, и взаимодействие вызывает из-за технических ограничений’, сказал он.
Однако, объединяя возможности Surface Forces Apparatus (SFA) – устройство, которое может измерить крошечные силы, произведенные взаимодействием двух поверхностей в поднано масштабе – и одновременное отображение, используя микроскоп флюоресценции, исследователи, смогло видеть в режиме реального времени, как клеточные мембраны перестраивают, чтобы соединить и открыть трубопровод сплава между ними. SFA был развит в Interfacial Sciences Lab профессора Джейкоба Исрэелэчвили в UCSB. Исрэелэчвили – преподаватель в Отделе Химического машиностроения в UCSB.
Чтобы собрать оперативные данные на поведении клеточных мембран во время гемисплава, исследователи прижали два поддержанных двойных слоя липида друг к другу на противостоящих поверхностях SFA. Эти двойные слои состояли из областей липида – коллекции липидов, которые при обстоятельствах несплава организованы в более или менее регулярном появлении или смешанных мерах в клеточной мембране.
‘Мы контролировали эти области липида, чтобы видеть, как они реорганизовывают и перемещают во время гемисплава’, сказал Ли. SFA измерил силы и расстояния между двумя мембранными поверхностями, поскольку они были выдвинуты вместе, визуализируемые в Ангстреме (одна десятая миллимикрона) уровень. Между тем флуоресцентное отображение позволило видеть действие как больше заказанной фазы (более твердые) реорганизованные области и позволило большему количеству беспорядочной фазы (больше жидкости) области концентрироваться при контакте.’Это – первый раз, наблюдая флуоресцентные изображения во время процесса гемисплава одновременно с тем, как объединенная толщина этих двух двойных слоев развивается, чтобы сформировать единственный слой’, сказал Ли.
Эта перестановка областей, он добавил, понижает сумму энергии, необходимой во время многих процессов, которые требуют мембранного сплава. При более высоких давлениях, согласно исследованию, дополнительная энергия активирует более быстрый гемисплав слоев липида.Области липида были замечены во многих биологических клеточных мембранах и были связаны с различными болезнями, такими как рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера и заболевания легких.
По словам исследователей, это новое устройство могло использоваться, чтобы диагностировать, обеспечить маркер для или изучить динамические преобразования в ситуациях, вовлекающих области липида в патологические мембраны. Фундаментальное понимание, обеспеченное этим устройством, могло также оказаться полезным для других материалов, в которых динамические изменения происходят между мембранами, включая монослои сурфактанта и двойные слои, биомолекулы, коллоидные частицы, покрытые сурфактантом наночастицы и умные материалы.