擁擠環(huán)境中脂肪酸囊泡自催化反應的研究.pdf

1、脂肪酸囊泡作為生物膜模型、食品藥物載體己引起了國內(nèi)外的廣泛關注,本實驗室也對其進行了前期研究。而作為載體在靶細胞中釋放藥物時囊泡會受到細胞中的溶液環(huán)境一擁擠環(huán)境的影響,但囊泡受擁擠環(huán)境的影響研究卻鮮有報道。因此,通過擁擠環(huán)境中脂肪酸囊泡的行為變化對更深入的探究生物膜及藥物釋放體系具有重要的意義。
　　 本課題從探究擁擠環(huán)境中脂肪酸囊泡變化特征及自催化反應規(guī)律出發(fā),對適合構建本體系的擁擠劑類型、分子量以及濃度進行了篩選。利用電導法

2、、透射電鏡(TEM)技術、動態(tài)光散射(DLS)技術以及低場核磁(LF-NMR)技術等系統(tǒng)地考察了擁擠環(huán)境對脂肪酸囊泡在CMC值、形態(tài)結構,粒徑分布和體系水分分布等方面的影響,通過對酸酐水解脂肪酸囊泡自催化反應過程的機理進行假設,提出了反應的模型,并推導出了反應的動力學方程式,再對動力學方程式進行驗證,并計算出反應速率常數(shù)以及反應活化能,深入研究了擁擠環(huán)境體系中與緩沖液體系中脂肪酸囊泡自催化反應的特點和規(guī)律。
　　 (1)擁擠環(huán)境

3、體系的構建從盡量使反應體系簡單、穩(wěn)定、可靠的角度出發(fā),本論文選用了常用于制造擁擠環(huán)境的大分子聚合物聚乙二醇(PEG)和葡聚糖(Dextran),考慮到酸酐適用溫度、聚合物的熔點以及溶解性等因素,選擇了分子量為2000的PEG為主要的擁擠劑進行研究,并選用了分子量為20000的Dextran做對比,通過對脂肪酸囊泡的自催化動力學曲線及囊泡粒徑分布的考察,篩選了濃度為10wt.％的大分子聚合物溶液作為體系的擁擠環(huán)境濃度。另外選擇了5種脂肪酸

4、酐底物來構建囊泡,使用前期探索出的實驗條件和方法構建了不同溶液條件下穩(wěn)定的動態(tài)囊泡反應體系。
　　 (2)擁擠環(huán)境對脂肪酸囊泡的影響研究利用電導法考察了不同溶液環(huán)境中脂肪酸鹽的CMC值,發(fā)現(xiàn)在擁擠環(huán)境中和水溶液中脂肪酸鹽的CMC值變化不大,從而說明擁擠環(huán)境對CMC值幾乎沒有影響,即擁擠環(huán)境不影響膠束的形成濃度和過程。通過電鏡技術和DLS技術對不同溶液環(huán)境中脂肪酸囊泡形態(tài)結構和粒徑的考察,發(fā)現(xiàn)擁擠環(huán)境影響了囊泡在溶液中的聚集程度,

5、使囊泡間也變得擁擠,同時聚合物和囊泡間相互交聯(lián),使得囊泡發(fā)生形變,甚至破裂。在擁擠環(huán)境中,由于囊泡的密集粒徑上比緩沖液中要大很多。低場核磁共振對體系中水分分布的結果從另一方面說明了此濃度下的擁擠環(huán)境并不影響囊泡的形成以及囊泡和聚合物間的相互間產(chǎn)生了交聯(lián)。可以發(fā)現(xiàn)此濃度下的擁擠環(huán)境與一些低濃度的聚合物溶液對囊泡的影響相似,從而為進一步探究更高濃度下的擁擠環(huán)境提供了參考。
　　 (3)脂肪酸自催化反應體系動力學研究假設了脂肪酸囊泡自

6、催化反應的反應機理模型,進而推導了動力學反應方程式,并利用不同溫度、不同溶液環(huán)境反應體系的自催化曲線進行了動力學方程式的驗證以及活化能的推導。通過對反應動力學方程式的數(shù)據(jù)驗證,說明了假設的反應機理模型符合此實驗現(xiàn)象,在此機理模型下的自催化反應是二級反應,同時也說明在考察這類反應動力學時,在動力學方程的推導中可以簡化省略掉其中的一部分反應。在脂肪酸囊泡自催化反應中,發(fā)現(xiàn)速率常數(shù)隨著碳鏈長度和溫度的增加而增大,辛酸酐、壬酸酐和癸酸酐體系在擁

7、擠溶液環(huán)境中與在緩沖液中相比,其自催化反應受到抑制變緩;而擁擠環(huán)境促進了月桂酸酐和油酸酐的水解反應。由不同溫度下的反應速率常數(shù)所得的活化能數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),隨著碳鏈的增加,脂肪酸囊泡自催化反應所需的活化能會減少,較短碳鏈的酸酐體系中(直鏈碳數(shù)≤10)自催化反應所需的能量在擁擠環(huán)境中比在緩沖液中大,而較長碳鏈體系(直鏈碳數(shù)＞10)的則相反。可以發(fā)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析結果與實驗觀察現(xiàn)象一致,從而也說明了對反應機理的假設以及反應動力學方程式的推導是正確