脂蛋白复合物是肺表面活性剂的基础,它覆盖呼吸表面,介导肺内气体交换。心磷脂是一种线粒体脂质,在感染细菌性肺炎的哺乳动物肺中过表达。另外,增加的氧气供应(高氧血症)也是细菌性肺炎的关键病理因素。本文制备了一种微米级石墨烯传感器,用于测量肺膜透氧。结合氧感测、X射线散射和原子力显微镜,我们发现哺乳动物的肺膜在心磷脂的作用下发生了结构改变。我们观察到,心磷脂促进了具有菱面体对称性的周期性无蛋白膜间接触的形成。膜接触或秸秆可促进氧气渗透的显著增加,这可能对肺炎中肺泡气体交换失衡具有重要意义。

Fig. 1 氧气通过肺膜运输的传感平台。

Fig. 2 石墨烯FET传感器的电特性。

Fig. 3 模型系统和肺提取物的膜厚。

Fig. 4 模型患病肺膜的GISAXS。
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Fig. 5 模型系统和肺提取物的1D GISAXS和AFM。

Fig. 6 秸秆相间氧气传输增强的机理。
相关研究成果于2020年由美国伊利诺斯大学Cecilia Leal课题组,发表在Nature Communications(https://doi.org/10.1038/s41467-020-14825-9)上。原文:Graphene-based sensing of oxygen transport through pulmonary membranes