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Structure of charged two-component lipid membranes and their interaction with colloids studied by different X-ray and microscopy techniques

Struktur der geladenen Zwei-Komponenten-Lipidmembranen und ihre Interaktion mit Kolloiden studierte durch verschiedene Röntgenstrahl- und Mikroskopietechniken

by Eva Novakova
Doctoral thesis
Date of Examination:2008-07-09
Date of issue:2009-03-30
Advisor:Prof. Dr. Tim Salditt
Referee:Prof. Dr. Christoph F. Schmidt
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2696

 

 

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Name:novakova.pdf
Size:12.9Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

The aim of this thesis is to improve our understanding of the structure of charged two-component lipid membranes and to give insights into the mechanisms behind colloid-membrane interactions.The samples investigated were composed of single phospholipid bilayers as well as two-component lipid bilayer systems with varied charge density. X-ray reflectivity was used to investigate detailed structural characteristics of these mixed bilayers. We used scanning transmission X-ray microscopy to image positively charged polystyrene latex microspheres which bind onto supported lipid membranes, composed of charged and neutral lipid species. Preferential binding of microspheres to the oppositely charged bilayer was observed.The aim of the last part was to study how charged membranes response to oppositely charged polyelectrolyte-coated gold nanoparticles. We have used fluorescence microscopy and X-ray reflectivity methods to probe the interactions between polyelectrolyte coated gold nanoparticles and supported lipid membranes as well as giant unilamellar vesicles. The results demonstrate the importance of the pH and ionic strength as a modulating parameter of the interaction.
Keywords: biomembranes; x-ray reflectivity; colloid-membrane interaction; x-ray spectromicroscopy

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Das Ziel dieser Arbeit ist es, das Verständnis über die Struktur der geladenen Zwei-Komponenten-Lipidmembranen zu verbessern und Einblicke in die Mechanismen hinter Kolloid-Membran-Interaktionen zu geben. Die untersuchten Proben bestanden sowohl aus einzelnen Phospholipid-bilayers als auch Zwei-Komponenten-Lipid-bilayer-Systemen mit unterschiedlicher Ladungsdichte. Röntgenstrahlreflexionen wurde verwendet, um detaillierte strukturelle Eigenschaften dieser Mischbilayers zu erforschen. Wir verwendeten die Raster-Transmissionsröntgenstrahlmikroskopie, um die positiv geladenen Polystyren-Latexmikrosphären darzustellen, die sich mit den gestützten Lipidmembranen verbinden, welche aus geladener und neutraler Lipidsorte bestanden. Bevorzugte Schwergängigkeit von Mikrosphären zum gegenüber belasteten bilayer wurden beobachtet. Das Ziel des letzten Teils war es, zu prüfen, wie sich die geladenen Membranen zu gegensätzlich geladenen Polyelektrolyt-beschichteten Gold-Nanopartikel verhalten. Wir haben Fluoreszenz-Mikroskopie und Röntgen-Reflektionsmethoden benutzt, um die Wechselwirkungen zwischen Polyelektrolyt beschichteten Gold-Nanopartikeln und unterstützten Lipidmembranen sowie riesigen Unilamellar-Bläschen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen die Bedeutung der pH-Werte und Ionenstärke als modulierenden Parameter der Interaktion.
Schlagwörter: biomembranes; x-ray reflectivity; colloid-membrane interaction; x-ray spectromicroscopy
 

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