Etiuda 5 NCN

img

Nr projektu: UMO-2017/24/T/ST4/00334

Tytuł: "Wykorzystanie układów mikroprzepływowych do tworzenia i badania dwuwarstw lipidowych"
Kierownik projektu: Mgr inż. Magdalena Czekalska
Grantodawca: Narodowe Centrum Nauki
Okres realizacji: 02.10.2017 - 30.09.2018

Badania prowadzone w ramach projektu składają się z 4 odrębnych tematycznie części:

A. Badanie pasywnego transportu małych cząsteczek przez dwuwarstwę lipidową

W toku prowadzonych w ciągu ostatniego roku badań opracowano mikroprzepływowy system służący do podziału próbki na krople o mikroobjętości poniżej 10 nL, w którym pary kropel są unieruchamiane w specjalnych geometriach kanałów, tzw. „pułapkach hydrodynamicznych”. Dzięki powtarzalności operacji tworzenia błon i prowadzenia równoległych pomiarów fluorescencji, wyznaczono stałą przepuszczalności fluoresceiny przez membrany utworzone z 1,2-dioeloil-sn-glicero-3-fosfocholiny (DOPC). W układzie z powodzeniem przetestowano możliwość przygotowywania rozcieńczeń badanej substancji w kolejnych nanolitrowych kroplach.

B. Badanie aktywności białkowych kanałów w układach mikroprzepływowych

W czasie dwuletnich badań opracowano układ mikrofluidyczny przeznaczony do wysokoprzepustowego testowania aktywności nanoporów. Przeprowadzono elektrofizjologiczne badania aktywności białka α-hemolizyny w obecności jego małocząsteczkowego inhibitora. Projekt był prowadzony we współpracy z grupą prof. H. Bayleya z Uniwersytetu w Oksfordzie – specjalisty w dziedzinie biologii molekularnej α-hemolizyny i współtwórcy metody DIB. Dodatkowo, poszerzono możliwości badawcze układu z projektu opisanego w punkcie A, aby wykorzystać go do prowadzenia pomiarów fluorescencyjnych, mających na celu oznaczenie tempa transportu jonów wapnia przez kanały białkowe wbudowane w membranę oddzielającą od siebie dwie krople. W najbliższych miesiącach planowane są dalsze badania dotyczące zależności transportu jonów dla różnych stężeń białek błonowych oraz ich inhibitorów.

C. Oddziaływania agregatów białek z dwuwarstwami lipidowymi

W głównej cześci dalszych prac badawczych będących elementem rozprawy doktorskiej autorka wniosku planuje skupić się na zagadnieniu agregacji białek w obecności dwuwarstw lipidowych. W pierwszej kolejności (w trakcie pobytu w Instytucie Chemii Fizycznej PAN) planowane jest opracowanie układu, w którym pikolitrowe krople będą tworzone z wykorzystaniem metody emulsyfikacji na progu (‘step emulsification’). Następnie, w układzie zawierającym zbiór kropel uporządkowanych w szeregi i bardziej skomplikowane konfiguracje, będzie badana kinetyka powstawania i rozrostu pojedynczych agregatów białka alfa-synukleiny, mającego udział w etiologii choroby Parkinsona. Należy zaznaczyć, że zastąpienie stosowanych do tej pory przez innych badaczy syntetycznych surfaktantów przez lipidy jest nietrywialnym zadaniem badawczym i będzie się wiązało z optymalizacją geometrii sieci kanałów mikroprzepływowych, składu chemicznego zarówno fazy ciągłej jak i rozporoszonej, a także zapewnieniu kompatybilności materiałów, z których wykonany jest układ mikroprzepływowy. W celu przeprowadzenia eksperymentów wnioskodawczyni planuje staż w ramach stypendium ETIUDA 5 w grupie prof. Knowlesa na Uniwersytecie w Cambridge. W tej grupie badawczej prowadzone są interdyscyplinarne badania z zakresu biofizyki i biochemii wykorzystujące techniki mikroprzepływowe do wyznaczania kinetyki agregacji białek, w szczególności białek biorących udział w chorobach neurodegeneracyjnych.

D. Pomiar i modelowanie sygnału elektrycznego w sieci kropel

Kolejnym zagadnieniem jakie badano za pomocą układów mikroprzepływowych była transmisja sygnału elektrycznego w układach złożonych z kilku kropel. Tworzono sieci 4 kropel, połączone dwuwarstwami lipidowymi. W kroplach na krańcach sieci umieszczone były elektrody pozwalające na pomiar przepływu prądu wzdłuż sieci kropel. Dodatek różnych stężeń nanoporów α-hemolizyny do poszczególnych kropel zapewnił możliwość prowadzenia nieinwazyjnego pomiaru sygnału z dwuwarstwy znajdującej się wewnątrz sieci kropel, bez konieczności umieszczania elektrod w ich wnętrzu. Opracowano model obwodu elektrycznego opisujący przepływ prądu w sieci kropel, który posłużył do interpretacji sygnałów.

Opublikowano 2017-11-08, 14:29

powrót »

en
Created by PONG, design Maciej Szkopański.