lnu.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Analys, elimination och reduktion av negativa bieffekter vid användning av elektriska fält i syfte att orientera molekylära motorer
Växjö University, Faculty of Mathematics/Science/Technology, School of Mathematics and Systems Engineering.
2008 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The molecular motors of muscle are of potential interest in nanotechnology. These motors consist of the protein, myosin II interacting with actin filaments. It would be of interest to control the interaction between actin and myosin, e.g. in order to steer their direction of motion. Because these proteins are electrically charged their motion in a cell filled with a solution could potentially be controlled by an electric field. Here I have addressed several problems associated with experiments of this type. A main problem was found to be excessive heating of the solution. Another complication was electroosmotic flow and chemical reactions on the cell surface. The electric field can also cause electrophoretic motion of the proteins, which in some cases is undesired. The most effective way to reduce the heating of the solution was to keep the ratio between the cross sectional area of the cell and its cooling surfaces as small as possible. External cooling of the cell and keeping the ionic concentration in the solution as low as possible also prevented overheating. The electroosmotic flow could be stopped with agarose plugs at the cell openings and the surface reactions can probably be avoided if trimethylchlorosilane (TMCS) coated glass rather than nitrocellulose film is used for myosin adsorption. If electrophoretic motion turns out to be a problem it can be reduced/stopped with an electroosmotic flow in the opposite direction. A further conclusion of this study is that actin filaments may be oriented by relatively small field strengths whereas it can be necessary to use electric field strength of 1 MV/m or more to orient myosin. At this extremely high field strength the heat production, in a cell with a rectangular cross section, would probably will be to high. However, if a cell with a circular and very low cross sectional area, i.e. a capillary, is used the heating can possibly be held under an acceptable limit.

Abstract [sv]

Nya generationer av datorer, digitalkameror, mobiltelefoner och annan elektronisk/teknisk utrustning tenderar att bli mindre utrymmeskrävande i förhållande till sin kapacitet i jämförelse med föregående modeller. Detsamma gäller också nya diagnostiska verktyg inom sjukvård, miljöövervakning m.m. Ett behov av aktiva komponenter av mindre format finns alltså på olika håll och möjligheten att skapa komponenter med proteiner som utgångspunkt har börjat undersökas. I denna studie fokuseras på aktin och myosin som tillsammans utgör de viktigaste proteinkomponenterna i skelettmuskler hos t.ex. människor och däggdjur. Dessa proteiners främsta uppgift är således att skapa en rörelse. Hur aktin och myosin fungerar tillsammans kan undersökas i konstgjorda testsystem (in vitro motility assay; IVMA), där proteinerna studeras utanför sin naturliga miljö. Vid den IVMA-metod som ligger till grund för denna undersökning förflyttar sig aktinet mer eller mindre okontrollerat ovanpå myosinet som fästs till en glasyta. För att aktinets rörelse skall bli tekniskt intressant måste denna rörelse kunna kontrolleras med viss noggrannhet. Då dessa proteiner är elektrisk laddade finns möjlighet att påverka/styra dem med elektromagnetiska kraftfält. Huvudsyftet med detta arbete har varit att undersöka om aktinets hastighet och rörelseriktning är möjlig att kontrollera med elektriska fält och vilka komplikationer som kan uppstå. Vid IVMA-försöken är aktinet och myosinet omgivna av en vattenbaserad saltlösning som är nödvändig för dessa proteiners funktion. Eftersom saltvatten är elektriskt ledande, så kommer en elektrisk ström att gå igenom saltlösningen när det elektriska fältet kopplas på. Den elektriska strömmen genom saltlösningen leder i sin tur till att lösningen värms upp. Risk finns alltså att saltlösningens temperatur stiger så mycket så att proteinerna upphör att fungera. Ett annat resultat av elektriska fält genom vattenbaserade lösningar är s.k. elektroosmotiskt flöde. Fenomenet elektroosmos innebär att lösningen försätts i en rörelse som är proportionell mot det elektriska fältets storlek. Vid kraftiga elektriska fält är det alltså möjligt att aktinet sköljs med i det elektroosmotiska flödet. Ytterligare en komplikation som kan uppstå vid elektriska fält genom IVMA-cellen är reaktioner i den beläggning som täcker glasytan vilken utgör botten på cellen. I detta examensarbete har en stor del av tiden ägnats åt att eliminera/reducera ovanstående oönskade bieffekter vid användandet av elektriska fält för att styra proteiner.

Place, publisher, year, edition, pages
2008. , p. 39
Series
Reports from Växjö University: Mathematics, natural sciences and technology, ISSN 1404-045X ; 08040
National Category
Biophysics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:vxu:diva-2031OAI: oai:DiVA.org:vxu-2031DiVA, id: diva2:205918
Uppsok
teknik
Supervisors
Examiners
Available from: 2008-05-09 Created: 2008-05-09 Last updated: 2010-03-10Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(554 kB)1025 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 554 kBChecksum MD5
2adc56706529eee7b55036d1b9155c8e8ad987ca47be770c65d75fb16aa941042e7762dd
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Mathematics and Systems Engineering
Biophysics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1025 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 366 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf