يصف بروتوكولنا كيفية تجميع وميز كهربائيًا لmembrane حيويًا من الببتيد الذي يحاكي عن كثب تكوين وبنية وخصائص النقل من نقاط الاشتباك العصبي البيولوجية والتي تعرض مقاومة الذاكرة القابلة للتواؤم. هذه التقنية تمكن المستخدمين من تقييم تعتمد على النشاط، ومقاومة الذاكرة واللدونة على المدى القصير في النظم هندسيا في المقاييس الزمنية ومستويات الإثارة ذات الصلة إلى نقاط الاشتباك العصبي البيولوجية والقنوات أيون. توفر هذه التقنية إطارًا لتوصيف الأغشية الحيوية التي تحتوي على القنوات الأيونية المنشطة بالجهد ، مما يجعلها قابلة للتطبيق على توصيف مجموعة متنوعة من عمليات النقل الخلوي ، بما في ذلك تلك الموجودة في الخلايا العصبية.
اقتراحنا للباحثين الجدد هو أن تصبح أولا يتقن في إعداد حلول liposome وتجميع ثنائية واجهة قطرة على أقطاب سلكية من نوع. رؤية مباشرة عملية الاستغناء عن قطرات وتحديد المواقع على الأقطاب يبسط هذه التقنية لتشكيل bilayer، مما يجعلها متاحة على الفور للجميع. إثبات هذا الإجراء سيكون الدكتور جوزيف نجم، وهو ما بعد الدكتوراه من مختبري.
للبدء، وإعداد محلول الأسهم alamethicin في أنبوب microcentrifuge عن طريق حل مسحوق الببتيدات alamethicin في الإيثانول إلى تركيز نهائي من 2.5 ملليغرام لكل ملليلتر. دوامة الأنبوب لفترة وجيزة لخلط جيدا، وتخزين حل الأسهم في الفريزر ناقص 20 درجة مئوية. في أنبوب 1.5 milliliter Safe-Lock، إضافة ميكرولتر واحد من محلول الأسهم alamethicin إلى 99 ميكرولترات من الحل A لتحقيق تركيز اللاميتين النهائي من 13 ميكروموللار في تعليق liposome.
دوامة لخلط جيدا. الحل الناتج ليبسومات الببتيد هو الحل B.Mix 117 ميكرولترات من الحل A مع 10 ميكرولترات من الحل B لتحقيق تركيز اللاثيثيين النهائي من مجهر واحد، ومن ثم دوامة لخلط جيدا. الرجوع إلى الحل الناتج كـ C.Store الحلول B و C في أربع درجات مئوية.
ضع 25 مرة من 75 ملليمتر من الزجاج 75 ملليمترا سميكة من ملليمتر على خشبة المسرح من المجهر المقلوب. الاستغناء عن بضع قطرات من زيت الهكاديك على مركز الشريحة الزجاجية، ومن ثم وضع خزان النفط مباشرة على النفط على الشريحة الزجاجية. ملء تماما خزان النفط مع زيت الهكاديكا.
تأكد من وضع الخزان فوق العدسة الهدف. ثم قم بتوصيل حامل القطب إلى المرحلة الرأسية لمكبر للصوت الحالي المثبت على ميكرومانيبولاتور. ويقلل المايكرومانيبولاتر من طول الأقطاب الكهربائية والضوضاء الكهربائية.
ثم، جبل حامل الزجاج micropipette مع الأسلاك الفضية الفضية كلوريد الثاني على ميكرو مانايبولاتور آخر. باستخدام micromanipulators، وضع الأقطاب الكهربائية بحيث يتم غمر النصائح المغلفة agarose المغلفة من أسلاك كلوريد الفضة والفضة تماما في خزان النفط في مستوى عمودي مماثل. محاذاة اثنين من القطبين وفصلها من قبل بضعة ملليمترات.
لتشكيل ثنائية الدهون، نقل الأقطاب عموديا في مرحلة النفط. استخدام micropipette لإيداع 200 نانولترات من محلول الدهون A على كل من الأسلاك. انتظر لمدة ثلاث إلى خمس دقائق للسماح لتجميع أحادي الطبقة الدهنية التلقائية في واجهة زيت الماء.
قد تترهل القطرات إذا كان الزيت المحيط أقل كثافة بما فيه الكفاية. بعد ذلك، خفض الأقطاب الكهربائية لإعادة غمر حتى نهايات كلا القطبين بالكاد تلمس الجزء السفلي من خزان النفط. ثم لتشكيل bilayer، تحريك الأقطاب أفقيا لجعل قطرات في اتصال.
للحصول على مقروص، الرحمية، العلاقة التيار الجهد، واستخدام مولد وظيفة لتطبيق الموجي الجهد الثلاثي أو الجيوب الأنفية إلى غشاء الدهون alamethicin خالية تجميعها مع قطرات من الحل A.Record الاستجابة الحالية المستحثة عبر ترددات متعددة. لتسجيل حجم ثنائي الدهون بين الوجهين، إما قياس قطر غشاء الدهون على الكمبيوتر أو تسجيل السعة الحالية من الذروة إلى الذروة الناتجة عن 10 هرتز، 10 ملليمترات موجة مثلثة لحساب مساحة الغشاء. أخرج الأسلاك من مرحلة الزيت لإزالة القطرات التي لا تحتوي على اللاميتيثين.
إضافة قطرات مائي جديد باستخدام الحل C وتشكيل ثنائي الدهون. استنادا إلى السعة الحالية موجة مربعة، واستخدام micromanipulators لضبط الاتصال بين قطرات، بحيث ثنائية لديها منطقة مماثلة لتلك التي شكلت في وقت سابق. ثم تطبيق 10 هرتز و 10 ملليفولت شكل موجة الجهد، وتسجيل الاستجابة الحالية المستحثة كما سابقا.
لإجراء تجارب النبض باستخدام برامج برمجة مخصصة ومصدر جهد تناظري ، قم بتوليد نبضات الجهد مع السعات العالية والمنخفضة المحددة في الوقت المحدد و الوقت. سجل التيار استجابة للبقول التطبيقية. المؤامرة من التيار مقابل الجهد يظهر الاستجابة الحالية غير صفر على تطبيق التحيز الجهد لbilayer الدهون اللاميتين خالية.
إضافة 0.017 هيرتز، تردد حيث تهيمن على مقاومة الغشاء. تظهر استجابة منخفضة أومّي الحالية للغشاء العازل للغاية. مؤامرة من ثنائي الدهون شكلت بين اثنين من قطرات تحتوي على الببتيدات alamethicin يظهر أضعافا مضاعفة التيارات في الفولتية أعلى من عتبة الإدراج من 100 millivolts.
في الجهد العالي، الببتيدات alamethicin المقيمين على سطح ثنائية الطبقة الدهون إدراج في الغشاء والتجميع لتشكيل المسام موصل. الردود الحالية المتماثلة في كلا الاستقطابين يرجع إلى إدخال وتجميع مجموعات منفصلة من الببتيدات من طرفي الغشاء المتقابلين. يجب طرح التيار السعة من مجموع الحالية للحصول على فقط memristive، مقروص استجابة التيار الجهد.
استجابة memristor الجزيئية الحيوية لنبضات الجهد اللاحقة مع زيادة في الاتّجاه خلال الوقت المحدد، على الرغم من استعادة حالة عازلة بشكل متقطع خلال كل وقت. ويسهم كل من الحوافز الحالية والمحفزات السابقة في الزيادة الحالية. يجب أن تتشكل الطبقات الأحادية المتماسكة على كل من القطرات قبل جمعها معًا لتشكيل الطبقة الثنائية.
إذا تم جمع قطرات معا في وقت مبكر جدا، فإنها تتضافر ويتم تشكيل أي bilayer. نحن الآن تصميم وتصنيع, microfluidic الشبكات العصبية قاعدة تتكون من الخلايا العصبية الحالة الصلبة متصلة من قبل نقاط الاشتباك العصبي غشاء معتمد من قبل تحسين استيعاب شبكة من أجهزة الكمبيوتر العملاقة عالية الأداء في ORNL. هذه memristors هي أول من تكوين، وهيكل، وآلية التبديل، ونقل أيونات نقاط الاشتباك العصبي البيولوجية.
وبالتالي فهي توفر أساس الجزيئات الحيوية مفروشة إضافة إلى مثل الدماغ الحوسبة والذاكرة.
