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综述:支撑仿生脂质膜在生物分子相互作用研究中的进展
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月25日 来源:TrAC Trends in Analytical Chemistry 11.8
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这篇综述系统阐述了支撑仿生脂质膜(Supported-Biomimetic Lipid Membranes)作为细胞膜模型的研究进展,重点介绍了脂质体(SUV/LUV/MLV/GUV)构建技术、表面功能化策略(如SPR、QCM-D、AFM等表征手段),及其在生物分子相互作用机制研究中的应用,为理解细胞膜界面动态过程(如离子通道、药物递送)提供了创新工具。
Abstract
解码细胞膜与环境相互作用的机制对理解细胞功能至关重要。仿生脂质膜作为简化模型,其设计已能精确模拟细胞组分行为。本文聚焦支撑脂质膜系统(包括平面双层膜和脂质体),从构建方法到动态表征技术,系统梳理了该领域的最新突破。
Various types of biomimetic lipidic vesicles
脂质体根据层数和尺寸可分为小/大单层囊泡(SUV/LUV)、多层囊泡(MLV)和巨型单层囊泡(GUV)。MLV的"洋葱状"多层结构尤其适合缓释研究。溶液离子强度、pH和温度显著影响脂质体性质——例如低温会导致磷脂尾部结晶化,而高pH可能诱发膜穿孔。
Surfaces functionalized by lipid bilayers or liposomes
理想仿生磷脂双层需满足三大条件:
Techniques for sensing biomolecular interactions
表面等离子共振(SPR)可实时监测膜蛋白结合动力学,分辨率达0.1 ng/cm2;石英晶体微天平(QCM-D)通过频率偏移量化膜质量变化;原子力显微镜(AFM)的纳米级探针能直接观测膜孔洞形成过程。这些技术联用可交叉验证膜动态变化。
Applications
在阿尔茨海默症研究中,β-淀粉样蛋白与GM1神经节苷脂的相互作用揭示出膜微区(lipid rafts)在病理聚集中的关键作用。抗生素筛选实验则证明多粘菌素B会诱发GUV膜出现20-50 nm的瞬时孔洞。
Conclusions and future perspectives
集成微流控的仿生膜阵列将成为高通量药物筛选平台,而人工智能辅助的分子动力学模拟将推动膜动态过程预测。当前挑战在于延长膜稳定性(现通常<72小时)并提高复杂膜蛋白体系的重构效率。
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