脂质双层间 DNA 介导粘附的直接测量

可变形介观单元之间的多价相互作用在生物学中无处不在，其中膜大分子介导相邻活细胞之间以及细胞与固体基底之间的相互作用。最近，通过在柔性布朗单元（例如乳液液滴和脂质囊泡）的外表面功能化选择性连接体（特别是短 DNA 序列），合成了类似的人造材料。这一发展扩展了 DNA 作为选择性粘合剂的适用范围，最初它应用于固体纳米和胶体颗粒。在高度可变的脂质囊泡上，多价相互作用的统计效应与膜的机械变形之间的耦合产生了复杂的涌现行为，正如我们最近所证明的那样 [Parolini et al., Nature Communications, 2015, 6, 5948]。在这些系统中观察到的复杂现象学的几个方面仍然缺乏定量的实验表征和基础理解。在此，我们专注于单个脂质体粘附到平坦支撑双层上的 DNA 介导的多价相互作用。这种简化的几何结构使得能够估算作用于脂质体的 DNA 介导粘附力所诱导的膜张力。我们的实验研究辅以形态学测量和通过原位 F"{o}rster 共振能量转移光谱法探测的 DNA 熔解转变表征。将实验结果与解析理论的预测进行了比较，该理论将囊泡的变形与移动连接体的统计力学完整描述相结合。在最多使用一个拟合参数的情况下，我们的理论能够半定量地匹配实验数据，证实了底层假设的质量。