A first step towards the development of a droplet-based microfluidic device for the production of artificial membranes

Abstract

Vesikels op basis van lipiden en Giant Unilamellar Vesicles (GUVs) hebben herhaaldelijk hun potentieel getoond als een veelzijdig gereedschap in de levenswetenschappen. Ze worden vaak gebruikt als model systemen, die bepaalde aspecten van levende cellen nabootsen om zo membraan-gebonden processen beter te begrijpen. Verder worden ze ook gebruikt voor het transport van medicijnen in het lichaam. De gebruikelijke GUV productie methoden bieden echter weinig controle over deze productie en resulteren vaak in diverse producten. Door het gebruik van microfluidica werd het toch mogelijk om tegen een grote snelheid specifieke producten te vormen met een hoge laad efficiëntie, desondanks blijft hun modificeerbaarheid beperkt na de productie. Druppel-gestabiliseerde GUVs (dsGUVs) bieden echter meer stabiliteit, daarom kunnen ze gebruikt worden om enerzijds specifieke componenten in de synthetische membranen te plaatsen en om anderzijds meer controle te krijgen over de samenstelling van deze membranen. In dit werk demonstreren we een eerste stap in de richting van de ontwikkeling van een microfluidisch toestel dat dsGUVs kan produceren. Het ontwerp van dit toestel werd gevalideerd met simulaties en de resulterende apparaten werden onderzocht in silico en in vitro. Zo werd het effect van de vloeistof snelheden en de vorm van de kanalen op de druppel grootte en de generatie frequentie nagegaan om in de volgende stappen dsGUVs te vormen als synthetische membranen.