Organic Transistors Incorporating Lipid Monolayers for Drug Interaction Studies

Abstract

Cell membranes are fundamental for cellular function as they protect the cell and control passage in and out of the cell. Despite their clear significance, cell membranes are often difficult to study, due to their complexity and the lack of available technologies to interface with them and transduce their functions. Overcoming this complexity by developing simple, reductionist models can facilitate their study. Indeed, lipid layers represent a simplified yet representative model for a cell membrane. Lipid layers are highly insulating, a property that is directly affected by changes in lipid packing or membrane fluidity. Such physical changes in the membrane models can be characterized by coupling them with an electronic transducer. Herein, a lipid monolayer that is stabilized between two immiscible solvents is integrated with an organic electrochemical transistor, which is capable of operating in a biphasic solvent mixture. The platform is used to evaluate how lidocaine, a widely used anesthetic the working mechanism of which is still a matter of debate, interacts with the cell membrane. The present study provides evidence that the anesthetic directly interacts with the lipids in the membrane, affecting their packing and therefore the monolayer permeability. The proposed platform provides an elegant solution for studying compound–membrane interactions.

A conjugated polymer‐liposome complex: A contiguous water‐stable, electronic, and optical interface

“…[ 18–23 ] In addition, a recent research direction explores interfacing supported lipid bilayers (SLBs) with a conductive film based on conjugated polymers with promising results. [ 24–29 ] Thus, we present a brief overview on the origin of the electronic and optical properties of these polymers.…”

“…A promising new approach that further demonstrates the utility of interfacing conjugated polymers with liposomes is investigating SLBs supported by the conjugated polymer when used as an active channel in an organic electrochemical transistor. [ 24–28,54,55 ] Here, the conjugated polymer establishes an electronic communication with the membrane and is an electric read‐out, revealing changes in the permeability and morphology of the SLB. This is a promising platform shown to identify bacterial toxins or antibiotic targets that disrupt bacteria, [ 27 ] elucidate the interaction of compounds [ 26 ] and insertion of proteins with the membrane, [ 25 ] monitor ion channel activity in complex biological SLBs [ 28 ] and in SLBs incorporating gramicidin channel.…”

Influência de agentes entrecruzantes na condutividade iônica e eletrônica de filmes de PEDOT:PSS para aplicação em Bioeletrônica: estaria a literatura fazendo a melhor escolha?

“…[32][33][34][35] De fato, pesquisas envolvendo condutores mistos poliméricos e sua interface com mimetização da biologia obtiveram tamanho sucesso que se tornaram um campo de pesquisa por si só. [36][37][38][39][40] A área, denominada por Bioeletrônica Orgânica, tem crescido muito nos últimos anos e diversas aplicações de extremo interesse tecnológico e médico têm sido propostas e difundidas 27,[41][42][43] -muitas delas gerando empresas que prometem revolucionar as ciências médicas. 44,45 No entanto, para confeccionar dispositivos que sejam estáveis em ambientes biológicos, onde água é predominante, os materiais poliméricos ativos precisam ser compatíveis em ambiente aquoso, característica que a grande maioria dos polímeros conjugados não apresenta.…”

“…De fato, o PEDOT:PSS é um dos protagonistas da eletrônica orgânica e tem sido utilizado em diversos dispositivos e inúmeras aplicações. 41,43,[47][48][49][50][51][52] No entanto, a hidrofilicidade do PEDOT:PSS é tamanha, que os filmes deste material costumam dissolver-se por completo na presença de água. Isso, portanto, impossibilita seu uso enquanto camada ativa de dispositivos iônico-eletrônicos para fins de interesse biológico.…”

Estudo do transporte misto em transistores eletroquímicos orgânicos de PEDOT:PSS

“…1 De modo geral, este campo de pesquisa se dedica a estudar, propor e aplicar sistemas eletrônicos como interface de integração, monitoramento e mimetização de processos biológicos. [2][3][4][5][6] Tamanha é a importância desta área, que a empresa de inteligência de mercado Neurotech Reports prevê que em 2025 o mercado global de dispositivos bioeletrônicos movimentará US$ 16,6 bilhões, um crescimento de aproximadamente 66% quando comparado com os US$ 10 bilhões anuais movimentados atualmente. 7,8 Inicialmente a bioeletrônica baseou-se na eletrônica tradicional, silício e demais materiais inorgânicos.…”