高分子納米聚集體的形成和解離以及脂質(zhì)分子襯底支持膜的自組裝行為.pdf

1、自然界有非常多的超分子體系及自組裝體系，“自組裝納米材料”如蛋白質(zhì)的折疊和聚集，核酸的配對(duì)，生物膜的形成等，已成為國際科技發(fā)展的前沿領(lǐng)域，自組裝聚集體以豐富多彩的形式和特殊的性質(zhì)得到了人們的廣泛關(guān)注。 本文在自組裝層面上對(duì)于高分子稀溶液中的納米自組裝聚集體的形成和解離以及由脂質(zhì)分子自組裝成的超分子體系兩個(gè)典型的聚集行為進(jìn)行探討研究。主要內(nèi)容和結(jié)果如下： 本論文的第一部分主要介紹高分子聚丙烯酸鈉鹽PANa(polyacry

2、late sodium)稀溶液的自組裝行為。在研究PANa稀溶液自組裝行為時(shí)，采用了動(dòng)態(tài)光散射測試、透射電子顯微鏡鏡、核磁共振氫譜、紅外光譜以及穩(wěn)態(tài)熒光光譜的方法對(duì)所形成的納米自組裝聚集體進(jìn)行系統(tǒng)分析。結(jié)果表明1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide methiodide(ETC)和聚丙烯酸鈉鹽(PANa)在水溶液中通過絡(luò)合作用驅(qū)動(dòng)發(fā)生自組裝，形成聚集體。ETC分子結(jié)構(gòu)中一端含有一個(gè)N=

3、C=N功能團(tuán)，而另一端存在銨鹽結(jié)構(gòu)。ETC分子中的N=C=N結(jié)構(gòu)和PANa上的羧酸負(fù)離子作用形成活潑的中間體O-?；愲迨沟肊TC與PANa分子鏈連接起來。當(dāng)部分PANa分子鏈和ETC分子作用之后，PANa分子就成為兩性離子的分子，也就是說，PANa分子上同時(shí)帶有羧酸負(fù)離子和銨正離子。這些PANa分子之間可以互相絡(luò)合起來，在ETC與PANa摩爾比比較低的情況下形成納米自組裝聚集體。而重要的是O-?；愲褰Y(jié)構(gòu)在水介質(zhì)中容易水解，因此這種納

4、米自組裝聚集體在水環(huán)境中會(huì)發(fā)生自發(fā)水解。在這些新形成的納米自組裝聚集體中存在著疏水微區(qū)，而這些疏水微區(qū)的極性將由熒光探針用熒光光譜的方法測得。隨著水解的進(jìn)行，疏水微區(qū)也逐漸消失。 一般來說大分子通過疏水作用，靜電作用或者是其他驅(qū)動(dòng)力自組裝之后如果要發(fā)生團(tuán)聚或者解離都是在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)。而我們的工作的獨(dú)特之處在于由于特定的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，我們的納米聚集體的解離是非常緩慢的，在幾周內(nèi)逐漸發(fā)生的。這可能在藥物的運(yùn)輸和緩釋中有很好的應(yīng)用

5、前景。 第二部分是關(guān)于磷脂分子自組裝形成的脂質(zhì)雙分子層組成的襯底支持膜。我們的工作關(guān)注于二油酰磷脂酰膽堿(1，2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine，DOPC)/鞘磷脂(sphingomyelin，SM)組成的襯底支持膜的相分離行為，以及在相分離基礎(chǔ)上內(nèi)在熒光標(biāo)記的探針磷脂分子TR-DPPE(一端帶有德克薩斯紅熒光基團(tuán)的DPPE磷脂)的分布走向。利用原子力顯微鏡在Z方向的高度靈敏性，通過DO

6、PC/SM分相之后相區(qū)組成分子的的不同高度來分辨不同的相區(qū)。同時(shí)在研究熒光標(biāo)記的探針分子TR—DPPE分布時(shí)，引入了一種高效的探針分子的抗體，同樣是通過原子力顯微鏡Z方向的高度靈敏性探測由于探針自身引起的高度上的增加，從而識(shí)別探針分子在膜內(nèi)部的位置。研究發(fā)現(xiàn)TR—DPPE在相區(qū)邊界上具有更高的濃度。另外對(duì)比DOPC與BSM膜和DOPC/ESM膜在原子力顯微鏡下相分離的不同情況，發(fā)現(xiàn)分子組成成分比較單一的ESM形成的脂筏光滑，高度分布窄，

7、而分子組成分布較廣的BSM，除了形成和ESM一樣的光滑脂筏，還存在高低不均勻的脂筏，并且這兩種脂筏是獨(dú)立存在的，相互之間并不發(fā)生融合。與此同時(shí)，我們利用原子力顯微鏡得到的結(jié)果進(jìn)行分析，研究了探針分子TR-DPPE和抗體兩者在界面上的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并且進(jìn)行了擬合。雖然利用原子力顯微鏡對(duì)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究的工作并不是很多，但是這個(gè)嘗試可能在某些時(shí)候會(huì)有些啟發(fā)作用。 除此之外，研究了復(fù)雜的三組分DOPC/ESM/膽固醇三組分在脂質(zhì)襯底