Устройство для формирования и исследования бислойной липидной мембраны

 

Изобретение относится к биофизической технике, а именно к устройствам для формирования и исследования бислойной липидной мембраны, которая используется как модель мембран клеток животных и растений для исследования свойств встроенных в нее белков с помощью электронных средств измерения. Цель изобретения - повышение стабильности мембраны и увеличение тем самым точности дальнейших исследований; Устройство содержит ячейку 1 для электролита, разделенную вертикальной перегородкой 2 с отверстием для мембраны на две электродные камеры 3 с электродами 4 и блок 12 контроля среды. В одной из камер установлены две вертикаль-слсУТТ////////////".^ о00 00 СПо>&еlt!LJlLlilL^«

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! 1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

СПИСАНИЕ ИЗСБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) l736579/13 (22) 08.09.89 (46) 30.01.92. Бюл. М 4 (71) Институт биохимии им. А.В.Палладина (72) В.П.Горишняк и А.В.Кравцов (53) 663.1(088.8) (56) last Т.А., Cantzer МЛ., Tyler С.D. longated channol induced ln Planar В!Иауега by

lncofposatlon of (Na+, K+)-ATPase, — J.Biol.

Chem., 1983, 258, М.4, 2399-2404, Руднев В.С.,Багавеев И.А., Ровин Ю.Г.

Сухие плоские бислойные липидные мембраны. S кн.: Биофизика мембран. М,; Наука, 1981, с. 3-16.

Jaln М.KÄ White F.P., Strlckholm А., Wllliants Е., Cordes Е.Н. Studies concern)ng

the Possible Reconstitution of an active cation

Pump across an artificial membrane, — Х

Membrane Biol., 1983, 8, 363 — 388, (щэ С 12 0 3/00, С 12 М 3/00 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ . И ИССЛЕДОВАНИЯ БИСЛОЙ НОЙ ЛИПИДНОЙ МЕМБРАНЫ (57) Изобретение относится к биафиэической технике, а именно к устройствам для формирования и исследования бислойной липидной мембраны, которая используется как модель мембран клетокживотных и растений для исследования свойств встроенных в нее белков с помощью. электронных средств измерения. Цель изобретения — повышение стабильности мембраны и увеличение тем самым точности дальнейших исследований;: Устройство содержит ячейку

1 для электролита, разделенную вертикальной перегородкой 2 с отверстием для мембраны на две электродные камеры 3 с электродами 4 и блок 12 контроля среды, 8 одной иэ камер установлены две вертикаль1708850

10

25 ные трубки 7 и 11, соединенные Шлангом, подключенным к перистальтическому насосу 9, одна из которых 7 служит для подвода воздуха и образования его пузырька, а вторая 11 — для отбора электролита. На перегородке 2 над отверстием 5 укреплен козырек

6 для удержания пузырька воздуха, и нижИзобретение относится к биофизической технике, а именно к устройствам для формирования и исследования бислойной липидной мембраны (БЛМ), которая используется как модель мембран клеток животных и растений для исследования свойств встроенных в нее белков с помощью электронных средств измерения.

Известны устройства, в которых БЛМ формируется из раствора липида в органическом растворителе на отверстии в перегородке, разделяющей два объема электролита. Формирование осуществляется оператором вручную с помощью пластмассовой палочки или воздушного пузырька. Контроль за формированием БЛМ осуществляется визуально с помощью микроскопа или с помощью приборов, измеряющих ток через отверстие, на котором формируется мембрана.

Известно устройство для формирования и исследования БЛМ, содержащее элек-,ðoëèòè÷åñêó o ячейку, разделенную перегородкой на две электродные камеры с электролитом и электродами, и подключенный к ним блок контроля, который состоит из источника напряжения и. преобразователя тока в напряжение, выход которого является выходом блока контроля. В перегородке ниже уровня электролита имеется отверстие, на котором формируется

БЛМ. Формирование БЛМ осуществляют вручную нанесением на отверстие с помощью стеклянной или пластмассовой палочки раствора липида в органическом растворителе. Контроль за наличием мембраны на отверстии осуществляют по напряжению на выходе блока контроля, которое регистрируется при отсутствии мембраны.

Опущенная в электролит палочка до формирования мембраны вытесняет в одной из электродных камер часть электролита, создающую после формирования мембраны и удаления палочки разность давлений на мембрану, которая снижает устойчивость сформированной БЛМ. Кроме того, стабильность мембраны в этом случае ний выходной участок трубки 7 для воздуха размещен над отверстием 5 под козырьком

6, Насос подключен к блоку 12 контроля, а на трубках 7 и 11 установлены электромагнитные клапаны 8 и 10, также подключенные к блоку 12, 1 ил. зависит также от уровня квалификации оператора.

Цель изобретения — повышение стабильности мембраны и увеличение тем самым точности дальнейших исследований, Цель достигается за счет введения в электролит одной из электродных камер ячейки аналогичной прототипу двух трубок;. одна для подачи воздуха, а другая для откачки электролита, Трубки соединены с перистельтическим насосом и электромагнитными клапанами, причем насос и клапаны включаются при наличии напряжения на выходе блока контроля. Это позволяет автоамтически беэ вмешательства оператора формировать БЛМ с помощью воздушного пыэурька, выдуваемого трубкой возле отверстия в перегородке. При этом уровень электролита в камере поддерживается постоянным за счет откачки другой трубкой электролита, вытесняемого воздушным пузырьком. Установленный над отверстием козырек удерживает воздушный пузырек в нужном положении относительного отверстия и трубки подачи воздуха.

На чертеже изображена схема устройства для формирования БЛМ, Устройство содержит ячейку 1 с перегородкой 2, разделяющей ячейку на две электродные камеры 3, заполненные электролитом с электродами 4. Перегородка 2 ниже уровня электролита имеет отверстие 5. края которого смочены раствором липида в органическом растворителе. С одной стороны на перегородке 2 над отверстием установлен козырек 6, Между козырьком 6 и перегородкой 2 сверху установлен конец пипетки 7, выполняющей роль трубки подачи воздуха. При этом кончик пипетки 7 находится в электролите над отверстием 5.

Второй конец пипетки присоединен к электромагнитному клапану подачи воздуха 8 и нагнетающему патрубку перистальтического насоса 9, Всасывающий патрубок перистальтического насоса 9 и электромагнитный клапан откачки электролита 10 присоединены к трубке откачки электролита 11, 1708850

Составитель Н.Осипов

Техред М.Моргентал Корректор M.Øàðoøè

Редактор А.Долинич

Заказ 403 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 а второй конец этой трубки погружен в электролит той части ячейки 1, где находится, кончик пипетки 7 и козырек 6, К электродам

4 подключен блок 12 контроля, состоящий из преобразователя 13 тока в напряжение, подключенного своим входом к одному из электродов 4, а выходом к измерительному входу синхродетектора 14, синхронизирующий вход которого подключен к одному из выходов генератора 15 переменного напряжения, другой выход которого подключен ко второму электроду 4, а выход синхродетектора 14 подключен ко входу ус.:;лителя 16 мощности,.выход которого является выходом блока 12 контроля и подключен к клеммам питания насоса 9 и электромагнитных клапанов подачи воздуха 8 и откачки электролита 10, Устройство работает следующим образом.

При отсутствии мембраны электролит обеих электродных камер 3 соединен через отверстие 5 в перегородке 2 и под воздействием приложенного к одному из электродов

4 переменного напряжения через электролит течет ток, который через второй электрод 4 попадает на вход преобразователя 13 тока в напряжение, выходное напряжение которого пропорционально току через электролит. Это напряжение детектируется с помощью синхронного детектора 14 и подается на вход усилителя 16 мощности, на выходе которого появляется напряжение, включающее насос 9 и закрывающее оба клапана 8 и 10. В пипетке 7 повышается давление, и на ее выходе между козырьком

6 и перегородкой 2 появляется увеличивающийся в размерах воздушный пузырек. Одновременно насос 9 снижает давление в трубке 11. Благодаря чему от электролита в камере откачивается объем, равный объему воздушного пузырька, поддерживая тем самым постоянный уровень этого электролита. После того, как отверстие 5 в перегородке 2 будет перекрыто пузырьком, ток через электролит падает, вследствие чего падает напряжение на выходе преобразователя 13 тока s напряжение, синхродетектора 14. и усилителя 16 мощности, выключая тем самым насос 9 и открывая клапаны 8 и 10. Давление в пипетке 7 пада5

50 ет, воздушный пузырек уменьшается в размерах и уходит в пипетку, Отрываясь от отверстия 5, смоченного в растворе липида в органическом растворителе, пузырек оставляет закрывающую отверстие 5 пленку липидного раствора. В то же время в трубке 11 давление повышается до атмосферного и откачанный электролит возвращается, сохраняя уровень электролита в ячейке 1. Через некоторое время пленка липидного раствора утоньшается, образуя БЛМ. В случае разрыва БЛМ электролит обеих астей ячейки 1 опять соединяется, появляется ток через электролит, и на выходе блока 12 контроля появляется напряжение, включающее насос 9 и закрывающее клапаны 8 и 10, автоматически повторяя процесс формирования БЛМ.

Предложенное устройство процесса формирования устраняет зависимость свойств формируемых мембран от квалификации оператора, поддерживает уровень электролита в процессе формирования, устраняет давление на мембрану после ее формирования, в результате обеспечивается повышение стабильности мембраны в процессе эксперимента, повышая тем самым эффективность исследований мембраны.

Формула изобретения

Устройство для формирования и исследования бислойной липидной мембраны, содержащее ячейку для электролита, разделенную вертикальной перегородкой с отверстием для мембраны на две электродные камеры с электродами, и блок контроля мембраны. отл ича ю ще еся тем,что,с целью повышения стабильности мембраны и увеличения тем самым точности дальнейших исследований, в одной из камер установлены две трубки, соединенные шлангом с перистальтическим насосом, одна из которых служит для подвода воздуха и образования его пузырька, а вторая — для отбора электролита, при этом на перегородке над отверстием укреплен козырек для удержания воздушного пузырька, а нижний выходной участок трубки для воздуха размещен над отверстием под козырьком, причем насос подключен к блоку контроля и на трубках установлены электромагнитные клапаны, также подключенные к блоку контроля.