Enzyme-Free Liposome Active Motion via Asymmetrical Lipid Efflux

脂质体 化学 纳米技术 胶体 生物物理学 布朗运动 化学物理 材料科学 有机化学 物理 量子力学 生物
作者
Jinyan Cui,Hui Jin,Wei Zhan
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:38 (37): 11468-11477 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.2c01866
摘要

As a class of biocompatible, water-dispersed colloids, liposomes have found widespread applications ranging from food to drug delivery. Adding mobility to these colloids, i.e., liposome micromotors, represents an attractive approach to next-generation liposome carriers with enhanced functionality and effectiveness. Currently, it remains unclear as to the scope of material features useful for building liposome micromotors or how they may differ functionally from their inorganic/polymer counterparts. In this work, we demonstrate liposome active motion taking advantage of mainly a pair of intrinsic material properties associated with these assemblies: lipid phase separation and extraction. We show that global phase separation of ternary lipid systems (such as DPPC/DOPC/cholesterol) within individual liposomes yields stable Janus particles with two distinctive liquid domains. While these anisotropic liposomes undergo pure Brownian diffusion in water, similar to their homogeneous analogues, adding extracting agents, cyclodextrins, to the system triggers asymmetrical cholesterol efflux about the liposomes, setting the latter into active motion. We present detailed analyses of liposome movement and cholesterol extraction kinetics to establish their correlation. We explore various experimental parameters as well as mechanistic details to account for such motion. Our results highlight the rich possibility to hierarchically design lipid-based artificial motors, from individual lipids, to their organization, surface chemistry, and interfacial mechanics.
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