原文
,数量:10 (1)

• 查看PDF
• 下载

制造的网状管网络发达的有孔的表通过热响应性聚合物囊泡

*通信:

Eri吉田环境和生命科学,丰桥技术大学丰桥,日本,电话:+ 81532446814;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

球形囊泡的热响应行为和蠕虫囊泡由两亲性聚(甲基丙烯酸)-blockpoly (methacrylate-random-methacrylic酸甲酯)diblock共聚物,PMAA-b-P (MMA-r-MAA),研究以阐明形态转换和热稳定性。PMAA195-b-P组成的球形囊泡(MMA0.817 - r-MAA0.183) 224年中断成更小的球形囊泡通过增加温度,其次是小得多的胶束,最后到平面组成的聚合物胶束。降低球形囊泡产生的温度小于原始的。快速温度平面总量的减少,其次是成熟同时提供网状管状网络和有孔的表见一些细胞器。管网络由圆肿胀的小管,连续的有孔的表。PMAA351-b-P的蠕虫囊泡(MMA0.826-r-MAA0.174) 372变成了短和球形囊泡,最后到熔融聚合温度增加。通过降低温度,蠕虫囊泡从熔融聚合物通过复制部分表和支管的形成,然而,他们是圆的,短于原囊泡。是发现蠕虫比球形囊泡囊泡更热稳定在同一泡浓度和留存即使在高温的囊泡结构。

关键字

热响应性;球形囊泡;蠕虫囊泡;网状管网络;有窗的表

介绍

脂质双分子层膜组成生物膜不断经历萌芽和融合生活细胞维持其生活活动。从质膜内吞作用由初露头角的外来物质,如细菌、细胞消化他们(1,2]。相对的,胞外分泌通过核聚变等离子体膜的脂质双分子层囊泡释放神经递质激素交付的囊泡外的细胞(3]。细胞膜出芽和融合在细胞器之间的膜泡运输发挥着特别重要的作用。粗面内质网合成的蛋白质进行通过顺序高尔基体出芽的过程从粗面内质网囊泡,运输小泡,最后膜囊泡的融合到高尔基体(4]。高尔基体之间的运输的物质包括蛋白质栈也是基于连续出芽和高尔基体小泡融合5,6]。因此,这些细胞器异构结构的萌芽和融合7,8];独联体地区的内质网和接收传输面临的高尔基体小泡与许多来袭,这是一张同时跨地区提供囊泡的萌芽提供物质的质膜和其他细胞器的溶酶体的网状管网络(9,10]。高尔基期间划分为许多小泡池细胞分裂从这些囊泡在末期,重建11- - - - - -14]。

巨大的囊泡两亲性聚(甲基丙烯酸)组成块聚(甲基丙烯酸甲酯-随机甲基丙酸烯酸)diblock共聚物,PMAA-b-P (MMA-r-MAA),人工生物膜模型是可能的细胞并基于相似性的细胞器结构和响应性(15- - - - - -18]。相似之处还包括囊泡的形态变化基于关键的包装形状(19diblock共聚物)。囊泡的不同形态从球面、椭圆(20.),像虫的21],villus-like [22],key-shaped [23),和表24- - - - - -26),根据块长度,hydrophilic-hydrophobic平衡,混合组成,溶剂质量囊泡的制备(20.- - - - - -28]。据报道,囊泡经历了萌芽和融合在应对变化的情况下,如温度(15和pH值29日]。在这项研究中,有窗的床单在独联体地区的高尔基体和网状管网络的跨地区捏造通过thermoresponsiveness聚合物囊泡。介绍了thermoresponsive行为的巨大PMAA-b-P组成的囊泡(MMA-r-MAA)和制造的有孔的床单和网状管网络通过热响应性。

实验

仪表

光散射测量进行了Photal大冢电子ELS - 8000电泳光散射分光光度计配备了系统控制器,控制器、和氦氖激光操作λ= 632.8海里。囊泡的透光率的解决方案是用日本岛津公司获得uv - 160紫外可见分光光度计记录。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)测量使用日立SU8000进行扫描电子显微镜。

材料

的球形囊泡(15和蠕虫囊泡23)是由照片polymerization-induced自组装使用nitroxide-mediated photo-controlled /生活自由基聚合技术(30.]。PMAA的球形囊泡是由_195年bp (MMA_0.817-r-MAA_0.183)_224年(Mn = 36600 Mw / Mn = 1.52通过凝胶渗透色谱法基于PMAA标准),而PMAA组成的囊泡是蠕虫_351年bp (MMA_0.826-r-MAA_0.174)_372年(Mn = 100500 Mw / Mn =_1.68)。甲醇(甲醇)回流对镁与少量的碘和蒸馏。

光散射测量

球形囊泡(108毫克)分散在甲醇水溶液(甲醇/水= 3/1 v / v, 4毫升)剧烈的摇晃,然后受到光散射测量。同样,蠕虫囊泡(27毫克)在甲醇水溶液(4毫升)被用于光散射测量。光散射测量进行的在指定温度下角θ= 90°。泡的水动力大小(Dh)直径累积量估计的分析,而散射强度分布是马夸特医生分析获得的(31日]。

扫描电镜观察。

囊泡的甲醇水溶液在空气和干受到FE-SEM测量。形态和囊的大小是由FE-SEM观察1.0 kV没有涂层。囊泡的大小分布估计先前报道(32]。

结果与讨论

PMAA-b-P组成的巨大的热响应性囊泡(MMA-r-MAA)研究了在甲醇水溶液(甲醇/水= 3/1 v / v)。调查了球形囊泡和蠕虫的囊泡里。PMAA的球形囊泡组成_195年bp (MMA_0.817-r-MAA_0.183)224年4.74μm直径(Dn)和1.31的大小分布(Dw / Dn) (15),而蠕虫PMAA的囊泡_351年bp (MMA_0.826-r-MAA_0.174)_372年Dn (L) = 3.41μm和Dw / Dn (L) = 1.56长轴和Dn (S) = 0.437μm和Dw / Dn (S) = 1.06的短轴,分别为(23]。图。1显示了光散射强度变化的球形囊泡及其水动力(Dh)的直径大小与温度。获得了良好的磁滞的散射强度,而泡的大小显示一个贫穷的温度变化滞后。水动力大小迅速下降到0.3μm在30°C和略增加50°C,这表明囊泡的破坏成更小的颗粒温度升高和粒子的聚合温度的进一步提高。FE-SEM证明,小颗粒的形成和聚合由于温度升高产生的干扰。图。2显示了扫描电镜图像和散射强度分布的球形囊泡为每个温度。扫描电镜图像的一部分之前已经报道过(15),然而,SEM分析在目前的研究集中在颗粒大小的变化。散射强度分布继续转移到一个较低的一侧的水动力大小45°C和高转移到其在50°C在范围广泛的甚至超过10μm。囊泡是划分为较小的球形囊泡温度升高,并深入到平面总量。发现从球形囊泡这个变换到平面骨料是由球形囊泡的由于一个洞的扩张囊泡表面观察的基础上碗泡。详细分析表明,产生的平面骨料由小得多的胶束的进一步破坏小球形囊泡(图2 e。)。胶束的直径0.408μm和1.17的大小分布。预期,水分子保湿MAA单位在疏水性P (MMA-r-MAA)块被排除在疏水区域由于温度升高,导致关键的改变包装的形状diblock共聚物的截锥球形囊泡形成锥形生产胶束(计划。1)。通过减少温度从50°C到35°C,球形囊泡被分离从平面骨料(转载图。3)。然而,进一步减少了球形囊泡温度小于原来的囊泡囊泡的破坏繁殖。结果囊泡的大小是Dn = 1.01μm和Dw / Dn = 1.12。

发现平面总体解决方案的快速温度降低从50°C到25°C提供了不同的形态。图。4显示了FE-SEM形态学的图像形成的温度迅速降低操作。不完全和部分熔融球形囊泡生产后温度降低。这些变成了床单和许多来袭和网状管网络在高尔基体和内质网(7- - - - - -10),由成熟的甲醇水溶液在室温下了8天。床单已经与平均直径0.186μm来袭,而网络由圆形肿胀的小管,1.61μm厚度。预计球形囊泡是由萌芽从这些小管分离。此外,网状管网络连续开孔板(图4 d。),这表明形成的管状网络扩张来袭的表(计划。2)。

蠕虫泡显示不同的热响应性球形囊泡的光散射研究。他们建立了一个细微的变化,在散射强度在整个变化的温度和显示一个好的滞后(图。5)。的囊泡也显示出良好的磁滞水动力大小和温度变化。然而,蠕虫囊泡的水动力大小平均长时间运行和短轴。因此,蠕虫泡的透光率的解决方案是使用调查的热响应性。基于紫外吸光度的透光率在250海里继续温度的增加而增加,表明较小颗粒的形成干扰的蠕虫的囊泡里。透光率显示可以忽略不计的变化减少温度和没有恢复到原始值。FE-SEM分析表明,蠕虫囊泡变成了各种短蠕虫和球形囊泡由于温度升高。所示图6。,最初的薄,rough-edged蠕虫囊泡25°C在中间和结尾部分的温度升高,变成了由其进一步提高熔融聚合。许多观察孔表面的聚合物囊泡的开放,这意味着蠕虫的洞穴内的扩张囊泡是一个触发不同泡形态(方案。3)。当温度下降,蠕虫囊泡从熔融聚合矩阵通过变换复制到局部表,其次是网状的小管(图7)。然而,复制蠕虫囊泡是圆形的,圆滑,短(Dn (L) = 2.02μm, Dw / Dn (L) = 1.44和Dn (S) = 0.692μm, Dw / Dn (S) = 1.16)与原来的囊泡。的囊泡还缩短了成熟的甲醇水溶液在室温下7天(Dn (L) = 1.47μm, Dw / Dn (L) = 1.62),尽管有厚度的变化可以忽略不计(Dn (S) = 0.680μm, Dw / Dn (S) = 1.21)。认为diblock共聚物被重新安排在一个更热稳定状态中的囊泡体积减少疏水在高温和成熟期间,导致短蠕虫囊泡的形成光滑的表面。此外,蠕虫囊泡没有造成融合在50°C泡浓度更高,相同浓度的热响应性研究球形囊泡(图8。)。蠕虫泡了泡结构甚至在50°C没有融合,伴随着形态改变到圆形和球形囊泡。这是发现蠕虫比球形囊泡囊泡更耐热高温和保留他们的多孔结构。这种蠕虫囊泡的热稳定性可能的原因之一,许多细胞器和细菌蠕虫和管状形状,而球形囊泡运输。

结论

球形囊泡中断成更小的囊泡通过增加温度,其次是形成更小的微粒,最后到平面组成的聚合物胶束。降低复制泡温度小于原来的囊泡。平面骨料的温度迅速降低,其次是成熟同时提供了网状管状网络和有孔的表。发现球形囊泡被复制从圆肿初露头角的分离小管组成的网状管网络发达有窗的床单的扩张来袭。蠕虫泡变成了短和球形囊泡,最后到熔融聚合温度升高。囊泡是通过降低温度,蠕虫从熔融聚合矩阵通过变换复制到局部表和深入网状小管,然而,由此产生的囊泡是圆形和短比原来的小泡。蠕虫泡更耐热的球形囊泡的泡浓度和保留高温时的多孔结构。这是第一次研究证明网状管状网络和有孔的床单形成囊泡的热转化过程中,蠕虫囊泡和球形囊泡有不同的热稳定性。研究表明这种生物膜模型使用聚合物巨型囊泡有可能人为之间创建脂质双分子层的形态变化,在活细胞内细胞器。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突的研究。

承认

作者感谢jsp科研补助金(批准号25390003)。

引用

1. 迪亚兹R,马约加LS,韦德曼PJ, et al .囊泡融合后受体介导内吞作用需要一个蛋白质活跃在高尔基体运输。自然。1989;339 (6223):398 - 400。
2. 康纳SD,施密德SL。管理门户进入细胞。大自然。2003;422 (6927):37-44。
3. Pelletier L, Jokitalo E,沃伦·g·高尔基损耗exocytic交通的影响。Nat细胞杂志。2000;2 (11):840 - 6。
4. 康B, Staehelin拉。ER-to-golgi COPII运输囊泡在拟南芥涉及ribosome-excluding支架与囊泡转移到高尔基矩阵。原生质。2008;234 (1 - 4):51 - 64。
5. 奥利奇L, Stamnes M,尹浩然,Ravazzola。双向COPI-coated囊泡运输不同的人群。细胞。1997;90 (2):335 - 49。
6. Rabouille C, Klumperman j .成熟在intra-Golgi COPI囊泡运输的作用。Nat牧师摩尔细胞杂志。2005;6 (10):812 - 8。
7. 击发弹N,火花,克拉多克CP, et al .跨膜域长度是负责工厂的能力reticulon塑造内质网小管体内。植物j . 2010; 64 (3): 411 - 8。
8. Kasuga年代,原田y高尔基体的三维观察大鼠气管在分泌周期大。奥瑞丝Nasus喉。1990;17 (4):243 - 8。
9. 四郎D, Ushiki t三维高尔基体在不同细胞的超微结构:高分辨率扫描电子显微镜的osmium-macerated组织。拱HistolCyrol。2006,69 (5):357 - 74。
10. 田中K, Mitsushima Fukudome H,等。三维架构的高尔基氏体高分辨率扫描电镜观察到。J Submicrosc Cytol。1986; 18 (1): 1 - 9。
11. Guizzunti G, Seemann j .有丝分裂高尔基拆卸需要双极纺锤体形成和有丝分裂进程。《美国国家科学院学报》上。2016;113 (43):E6590-9。
12. 没问题的BO, Suarez-Quian CA。分区的高尔基体大鼠初级和次级精母细胞减数分裂期间。阿娜特Rec.1992; 233 (2): 245 - 56。
13. 曾庆红W,洛克m .高尔基复合体的持久性细胞分裂在昆虫表皮。组织细胞。1993;25(5):709 - 23所示。
14. Lucocq JM,沃伦·g .碎片和分区的高尔基体在海拉细胞有丝分裂。EMBO j . 1987; 6 (11): 3239 - -46。
15. 吉田大肠巨型囊泡由nitroxide-mediated photo-controlled /生活激进polymerization-induced自组装。胶体体系。2013;291 (11):2733 - 9。
16. 吉田大肠形态变化巨大聚合物囊泡的夹层段共聚物作为一种甾醇模型在质膜。胶体体系。2015;293 (6):1835 - 40。
17. 吉田e .交联疏水内核对形态的影响巨大的囊泡形成的随机两亲性嵌段共聚物。胶体体系。2015;293 (4):1275 - 80。
18. 吉田大肠增强渗透性罗丹明B的影响由随机两亲性嵌段共聚物离子的掺入在疏水链段。胶体体系。2015;293 (8):2437 - 43。
19. Israelachvili约。分子间力和表面力,第3版。沃尔瑟姆:学术出版社;2011年。535便士。
20. 吉田大肠形态学变换基于物理的微米大小的巨型囊泡photopolymerization-induced自组装条件。Supramol化学。2015;27 (4):274 - 80。
21. 吉田大肠蠕虫泡photo-controlled /生活彻底polymerization-induced自组装形成两亲性聚(甲基丙烯酸)-block-poly (methacrylate-random-methacrylic酸甲酯)。胶体体系。2016;294 (11):1857 - 63。
22. 吉田大肠制造photopolymerization-induced microvillus-like结构的随机两亲性嵌段共聚物的自组装。胶体体系。2015;293 (6):1841 - 5。
23. 吉田大肠形态控制巨大的囊泡混合随机两亲性嵌段共聚物组成的聚(甲基丙烯酸)-block-poly(甲基methacrylate-random-methacrylic酸。胶体体系。2015;293 (1):249 - 56。
24. 吉田大肠形态控制巨大的囊泡通过操纵hydrophobic-hydrophilic通过polymerization-induced随机两亲性嵌段共聚物自组装的平衡。胶体体系。2014;292 (3):763 - 9。
25. 吉田e .疏水能源估计大囊泡形成的两亲性聚(甲基丙烯酸)-block-poly(烷基methacrylate-random-mathacrylic酸)随机的嵌段共聚物。胶体体系。2014;292 (10):2555 - 61。
26. 吉田大肠形态变化巨大的囊泡组成的两亲性嵌段共聚物离子片段整合到亲水块链。令人信服的化学。2016;2 (1):1212319/1-16。
27. 吉田大肠巨型囊泡混合组成的两亲性聚(甲基丙烯酸)-block-poly(甲基methacrylate-random-methacrylic酸)diblock共聚物。胶体体系。2015;293 (11):3641 - 8。
28. 吉田大肠裂变的巨大囊泡伴随着通过polymerization-induced疏水链增长自组装。胶体体系。2014;292 (6):1463 - 8。
29. 吉田e . PH响应行为的巨大囊泡由两亲性聚(甲基丙烯酸)-block-poly (methacrylate-random-mathacrylic酸甲酯)。胶体体系。2015;293(2):649 - 53年。
30. 吉田大肠Nitroxide-mediated photo-controlled /生活自由基聚合的甲基丙烯酸。打开J石油化工。2013;3 (1):16 - 22。
31. 马夸特医生DW。非线性参数的最小二乘估计的算法。J Soc的尘埃数学。1963;11 (2):431 - 41。
32. 小林,Uyama H,山本我,et al。制备单分散的聚(甲基丙烯酸甲酯)粒子在微米范围的大小。石油j . 1990; 22 (8): 759 - 61。