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Multilamellar nanovesicles show distinct mechanical properties depending on their degree of lamellarity†
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2018-02-26 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7nr09224e Daan Vorselen 1, 2, 3, 4, 5 , Margherita Marchetti 1, 2, 3, 4 , Carmen López-Iglesias 6, 7, 8 , Peter J. Peters 6, 7, 8 , Wouter H. Roos 1, 2, 3, 4, 9 , Gijs J. L. Wuite 1, 2, 3, 4
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2018-02-26 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7nr09224e Daan Vorselen 1, 2, 3, 4, 5 , Margherita Marchetti 1, 2, 3, 4 , Carmen López-Iglesias 6, 7, 8 , Peter J. Peters 6, 7, 8 , Wouter H. Roos 1, 2, 3, 4, 9 , Gijs J. L. Wuite 1, 2, 3, 4
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Small multilamellar vesicles may have benefits over unilamellar vesicles for drug delivery, such as an increased volume for hydrophobic drugs. In addition, their altered mechanical properties might be beneficial for cellular uptake. Here, we show how atomic force microscopy (AFM) can be used to detect and characterize multilamellar vesicles. We quantify the size of each break event occurring during AFM nanoindentations, which shows good agreement with the thickness of supported lipid bilayers. Analyzing the size and number of these events for individual vesicles allows us to distinguish between vesicles consisting of 1 up to 5 bilayers. We validate these results by comparison with correlative cryo-electron microscopy (cryo-EM) data at the vesicle population level. Finally, we quantify the vesicle geometry and mechanical properties, and show that with additional bilayers adherent vesicles are more spherical and stiffer. Surprisingly, at ∼20% stiffening for each additional bilayer, the vesicle stiffness scales only weakly with lamellarity. Our results show the potential of AFM for studying liposomal nanoparticles and suggest that small multilamellar vesicles may have beneficial mechanical properties for cellular uptake.
中文翻译：
多层纳米囊泡显示出不同的机械性能，这取决于它们的层状程度†
小多层囊泡可能比单层囊泡更有利于药物输送，例如增加疏水性药物的体积。另外，它们改变的机械性能可能对细胞摄取有益。在这里，我们展示了如何使用原子力显微镜（AFM）来检测和表征多层囊泡。我们量化在AFM纳米压痕过程中发生的每个断裂事件的大小，这表明与支持的脂质双层的厚度有很好的一致性。分析单个囊泡的这些事件的大小和数量，使我们能够区分由1个至5个双层构成的囊泡。我们通过与囊泡群体水平的相关冷冻电子显微镜（cryo-EM）数据进行比较来验证这些结果。最后，我们量化囊泡的几何形状和力学性能，并表明，随着双层的增加，粘附的囊泡更球形，更坚硬。令人惊讶的是，每增加一个双层，在约20％的刚度下，囊泡刚度只会随着层状性而微弱地缩放。我们的结果显示了AFM在研究脂质体纳米颗粒方面的潜力，并表明小的多层囊泡可能对细胞摄取具有有益的机械性能。
更新日期：2018-02-26
中文翻译：
多层纳米囊泡显示出不同的机械性能，这取决于它们的层状程度†
小多层囊泡可能比单层囊泡更有利于药物输送，例如增加疏水性药物的体积。另外，它们改变的机械性能可能对细胞摄取有益。在这里，我们展示了如何使用原子力显微镜（AFM）来检测和表征多层囊泡。我们量化在AFM纳米压痕过程中发生的每个断裂事件的大小，这表明与支持的脂质双层的厚度有很好的一致性。分析单个囊泡的这些事件的大小和数量，使我们能够区分由1个至5个双层构成的囊泡。我们通过与囊泡群体水平的相关冷冻电子显微镜（cryo-EM）数据进行比较来验证这些结果。最后，我们量化囊泡的几何形状和力学性能，并表明，随着双层的增加，粘附的囊泡更球形，更坚硬。令人惊讶的是，每增加一个双层，在约20％的刚度下，囊泡刚度只会随着层状性而微弱地缩放。我们的结果显示了AFM在研究脂质体纳米颗粒方面的潜力，并表明小的多层囊泡可能对细胞摄取具有有益的机械性能。
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