甲基多巴透过POPC磷脂双层膜过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究甲基多巴分子透过磷脂双层膜的动力学机制.研究所采用的磷脂双层膜是一种卵磷脂脂质分子双层膜,即1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂(POPC)双层膜,分子动力学模拟基于Gromacs程序.通过分子动力学模拟获得甲基多巴透过POPC双层膜的自由能垒是99.9 kJ·mol-1(310 K),显示甲基多巴分子可以透过细胞生物膜.模拟获得甲基多巴在POPC双层膜中间层扩散运动的自由能垒是16.9-27.7 kJ·mol-1(310 K),证明甲基多巴分子在细胞膜中间层容易扩散.研究工作加深了对甲基多巴治疗高血压病机制的理解,促进研发治疗高血压病的新药物.     

甲基多巴透过POPC磷脂双层膜过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究甲基多巴分子透过磷脂双层膜的动力学机制. 研究所采用的磷脂双层膜是一种卵磷脂脂质分子双层膜,即1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂（POPC）双层膜,分子动力学模拟基于Gromacs程序. 通过分子动力学模拟获得甲基多巴透过POPC双层膜的自由能垒是99.9 kJ·mol^-1（310 K）,显示甲基多巴分子可以透过细胞生物膜. 模拟获得甲基多巴在POPC双层膜中间层扩散运动的自由能垒是16.9-27.7 kJ·mol^-1（310 K）,证明甲基多巴分子在细胞膜中间层容易扩散. 研究工作加深了对甲基多巴治疗高血压病机制的理解,促进研发治疗高血压病的新药物.     

电化学法研究多粘菌素B与磷脂酰丝氨酸的相互作用及与其他磷脂的比较

采用头基修饰的磷脂在金电极表面构建了稳定的磷脂双层膜,并使用该膜模拟生物膜对多肽类抗生素多粘菌素B(PMB)和磷脂酰丝氨酸的相互作用进行了研究.PMB可与磷脂酰丝氨酸发生相互作用,破坏双层膜结构,从而使膜的通透性升高.PMB的浓度、作用时间以及膜中胆固醇的存在均影响二者的作用程度.被PMB破坏的双层膜电极在一定程度上可在KC1溶液中重新自组装,且自修复的程度与修复时间和PMB的浓度有关.此外,比较了PMB和多种磷脂之间的作用程度,磷脂的头基、烃链的长度以及不饱和度均会影响二者间的相互作用.     

α-生育酚在模型生物膜中的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了280, 310和350 K下α-生育酚在二豆蔻酰磷脂酰胆碱、二豆蔻酰磷脂酰乙醇胺、二硬脂酰磷脂酰胆碱和二硬脂酰磷脂酰乙醇胺双层膜中的性质, 包括了空间位置、氢键、取向和动力学性质, 取得了如下的结论. 第一, 生育酚头部的羟基一般位于脂双层亲疏水界面的下方, 升高温度将促进羟基向膜双层的中心移动, 在350 K时观察到了在上下两个单层间的翻转. 第二, 生育酚主要与磷脂的酯基形成氢键, 几乎不与磷脂酰乙醇胺的氨基形成氢键; 比较生育酚与磷脂酰胆碱和乙醇胺形成的氢键后发现, 后者更稳定. 第三, 生育酚的头部在膜中取向多变, 与膜的法线夹角不固定, 尾部的构象也很复杂. 第四, 在温度较低时, 生育酚的侧向扩散系数与磷脂的相当, 但在350 K时其扩散速度明显加快; 在垂直方向生育酚的扩散速度很慢.     

金(111)电极表面浮动磷脂双层膜的原位偏振红外反射光谱研究(英文)

应用电化学原位偏振红外反射光谱法研究了构建于金(111)电极表面的浮动磷脂双层膜.金电极表面先自组装一层巯基葡萄糖单层来增加表面的亲水性,浮动磷脂双层膜通过LB-LS技术构建在巯基葡萄糖单层上.双层膜由双肉豆蔻磷脂酰胆碱(DMPC)、胆固醇和神经节苷脂GM1构成.GM1分子中的糖链可以物理吸附在巯基葡萄糖表面,在双层膜和基底间形成一个富含水的隔层.红外光谱表明浮动双层膜中的DMPC分子比传统的支撑双层膜中的DMPC分子有更强的水合作用,证实了双层膜和基底间水层的存在.该浮动双层膜更接近于实际的生物膜体系,并且在金电极表面有宽的电位区间,非常适于进一步的离子通道蛋白质研究.     

DOPC,DOPE和神经酰胺对鞘磷脂/胆固醇双层膜结构的影响

用LB技术和原子力显微镜(AFM)研究了1,2-二油酸甘油-3-磷脂酰胆碱(DOPC)、1,2-二油酸甘油-3-磷脂酰乙醇胺(DOPE)和神经酰胺(Ceramide)对鞘磷脂(SM)/胆固醇(Chol)结构的影响. 实验结果表明, 在表面压力较低时, 每种混合脂双层膜都呈现均匀分布的脂双层结构. 随着表面压力的增加, 形态发生了明显的变化: (1) SM/Chol二元组分双层膜形成均一的液态有序相微区结构, 衬底覆盖率达到80%; (2) DOPC的加入促使SM/Chol双层膜出现相分离现象, SM/Chol形成的液态有序相 “岛状” 微区结构漂浮在液态无序相的DOPC上部, 约占总面积的30%; (3) DOPE与SM/Chol形成的双层膜明显不同于DOPC/SM/Chol, 呈现出液态无序相、液态有序相及凝胶相3相共存的结构; (4) Ceramide诱导了SM/Chol双层膜结构发生重排, 两层脂分子间发生翻转形成囊泡结构, 部分神经酰胺从液态有序相中分离形成小颗粒结构. 在较高膜压下, 各系统都呈现出具有特定形态的双层膜结构. 分子官能团的成键能力决定了双层膜形态结构.     

多巴胺在POPC磷脂双层膜中扩散和透过过程的分子动力学模拟

多巴胺作为脑组织内一种重要的神经递质在细胞膜内外需要做合适的迁移,发挥其功能.多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学涉及到多巴胺分子保护通道的畅通,与精神分裂症等病症有关.本文采用1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂(POPC)双层膜模拟细胞膜,通过分子动力学模拟获得多巴胺分子在细胞膜中和透过细胞膜运动自由能变化,探讨多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学.多巴胺分子在POPC磷脂双层膜中间层做扩散运动的自由能变化为10-54 kJ mol-1(310 K),显示多巴胺分子在细胞膜中间层很容易横向和纵向扩散,保持多巴胺保护通道的畅通.多巴胺分子不容易透过POPC磷脂双层膜,因为透过过程自由能能垒为117-125 kJ mol-1(310 K).因此,人脑组织神经细胞里生产的多巴胺分子可以储藏在生物细胞膜空间.而过量的多巴胺则可以通过保护通道进入磷脂双层膜结构中间,做横向和纵向扩散运动,并且透过细胞膜,避免精神分裂症的发生.生物细胞膜的正常功能对于保持多巴胺保护通道的畅通和避免精神分裂症的出现都是重要的.研究结果与其它实验观察和结果相一致.     

多巴胺在POPC磷脂双层膜中扩散和透过过程的分子动力学模拟

多巴胺作为脑组织内一种重要的神经递质在细胞膜内外需要做合适的迁移,发挥其功能. 多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学涉及到多巴胺分子保护通道的畅通,与精神分裂症等病症有关. 本文采用1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂(POPC)双层膜模拟细胞膜,通过分子动力学模拟获得多巴胺分子在细胞膜中和透过细胞膜运动自由能变化,探讨多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学. 多巴胺分子在POPC磷脂双层膜中间层做扩散运动的自由能变化为10-54 kJ·mol^-1 (310 K),显示多巴胺分子在细胞膜中间层很容易横向和纵向扩散,保持多巴胺保护通道的畅通. 多巴胺分子不容易透过POPC磷脂双层膜,因为透过过程自由能能垒为117-125 kJ·mol^-1 (310 K). 因此,人脑组织神经细胞里生产的多巴胺分子可以储藏在生物细胞膜空间. 而过量的多巴胺则可以通过保护通道进入磷脂双层膜结构中间,做横向和纵向扩散运动,并且透过细胞膜,避免精神分裂症的发生. 生物细胞膜的正常功能对于保持多巴胺保护通道的畅通和避免精神分裂症的出现都是重要的. 研究结果与其它实验观察和结果相一致.     

酰肼衍生物的凝胶化行为

N,N-(5-烷氧基-1,3-苯二甲酰)-N',N'-二(4-甲基苯甲酰)二肼系列化合物(An)能在苯、甲苯、硝基苯及氯仿等有机溶液中形成有机凝胶. X射线衍射实验及扫描电子显微镜观察的结果显示, 在凝胶状态下, An分子聚集成层状有序排列, 并进一步堆积形成纤维网络结构. 红外光谱及核磁氢谱研究证实了分子间氢键码酰肼衍生物形成凝胶的驱动力. 另外, 侧链上烷基链的长度对凝胶的能力及凝胶的稳定性影响较大, 而对于凝胶的形貌及分子聚集的结构影响不大.     

磷脂膜的相行为对氧化石墨烯与磷脂膜相互作用的影响

通过使用不同相变温度的磷脂分子并调节二者的比例构筑了不同相态的磷脂膜, 并利用表面增强红外光谱和激光共聚焦显微镜研究了磷脂膜的相行为对氧化石墨烯和磷脂膜相互作用的影响. 结果表明, 氧化石墨烯对磷脂膜中磷脂分子的抽提作用具有显著的相态选择性, 其选择性地抽提流动相的磷脂分子; 氧化石墨烯对流动相磷脂的抽提作用受到膜中凝胶相磷脂存在比例的影响, 只有在流动相磷脂分子占磷脂膜中磷脂分子的绝大部分时才能够发生抽提作用, 且只有流动相的磷脂分子被抽提.     

糖和盐类物质对生物膜超分子结构稳定性影响的研究

用原子力显微镜(AFM)和小角X射线(SAXS)技术, 研究了NaCl、KCl、胆固醇、葡萄糖和蔗糖等与膜脂的相互作用. 研究发现它们能引起脂质膜超分子体系液晶态结构的变化. 葡萄糖和蔗糖对脂双层膜结构有稳定作用. 在NaCl溶液中制成的脂质膜, 随着NaCl浓度的增加, 它们的双层膜更稳定. 在KCl溶液中结果恰好相反. AFM研究发现液晶态脂双层膜结构与双亲性分子的结构、浓度以及介质的组分和pH等因素有关. 在1,2-反十八碳-3-磷脂酰乙醇胺(DEPE)液晶态中, 钠盐诱导形成Q²²⁹(Im3m)立方相. 油酸的含量对DEPE-PVP(聚乙烯吡咯烷酮)超分子结构也有一定的影响, 当油酸含量达到某一临界值时, 则发生从Im3m(Q²²⁹)到Pn3m(Q²²⁴)的转变. 胆固醇能促使形成Pn3m(Q²²⁴)和六角相H_II共存相. 研究结果表明, 生物膜超分子聚集体的氢键、分子van der Waals力、离子的静电力等这些弱相互作用的协同性、方向性和选择性, 可能决定着生物膜的结构和功能.     

两亲性分子聚集体的相变及其协同性

两亲性分子聚集体是一类重要的软物质,它们有着丰富而复杂的相行为.本文主要从两个方面综述了作者所在的研究组在两亲性分子聚集体相变研究方面的工作进展.(1)磷脂相关体系相变热力学:归纳了多种小分子(二甲基亚砜、甘油、海藻糖、尿素等)对于磷脂体系相行为的调控,比较并讨论了固醇类分子和葡萄糖神经酰胺分子诱导磷脂分子形成液态有序相的能力,还介绍了计算机模拟磷脂相行为的工作进展.(2)两亲性分子聚集体相变的协同性:先介绍了相变协同性(即分子头部、尾部、界面等基团在相变过程中的一致性)问题的提出,然后通过双十八烷基二甲基溴化铵分子和硬脂酰溶血卵磷脂两个体系的研究实例,说明两亲性分子聚集体相变过程中存在着头尾不一致的现象.对这个问题的研究,将为我们打开挑战相态转变的一系列重大问题(如相变动力学、相态多型性、相态稳定性以及相变可逆性等)的新窗口.     

取代烷基侧链长度对二维纳米结构的影响

合成了一系列烷基取代的间苯三酚衍生物,并在大气条件下用扫描隧道显微镜研究了它们在高定向裂解石墨表面的吸附和组装行为.实验结果表明,这些自组装分子具有条状结构特征.在链长较短的分子图像中,两条平行的烷氧基链肩并肩地排列在苯环的一侧,另一条烷氧基链则排列在苯环的另一侧,链与链之间彼此相互交错排列形成均一的烷基条带.当链长增加时,这种高稳定性和密排结构遭到破坏,出现单个分子和分子对共存的组装结构.这是由于烷基链与烷基链之间以及烷基链与基底之间的作用力共同决定的.通过调控分子烷基链的长度可以得到不同的表面二维纳米结构.     

海藻酸盐凝胶化及其在软骨组织工程和药物控释领域的应用

介绍了海藻酸盐水溶液的凝胶化及其临界行为和松弛临界指数n.提出了将凝胶化按高分子的分子链长短分为生长型和交联型两类,前者为无规交联,符合逾渗连接的条件;后者大分子链间交联,不符合无规逾渗连接的条件.介绍了微囊化细胞载体、预成型支架和可注射支架,能够为软骨细胞提供良好的三维生长环境;通过LbL、二价离子交联等自组装技术,海藻酸能够实现对多种类型药物的包埋和控释.     

响应面优化-HPLC-ELSD法测定明胶型凝胶糖果中的磷脂酰丝氨酸

建立了测定明胶型凝胶糖果中磷脂酰丝氨酸的高效液相色谱分析方法。样品经酸法水解,石油醚萃取,浓缩吹干后,用氯仿-甲醇溶液(9:1,V:V)定容。在单因素试验基础上,以水解温度、水解时间和盐酸浓度为影响因素,通过Box-Benhnken响应面优化法确定了最佳酸法水解条件:水解温度60℃,水解时间17 min,盐酸浓度1. 8 mol/L。色谱柱选用硅胶柱(4. 6 mm×250 mm,5μm),以正己烷/异丙醇/水/乙酸/三乙胺(5:81:14:1. 5:0. 08,体积比)为流动相,流速1. 0 mL/min,柱温40℃。蒸发光散射检测器参数:漂移管温度100℃,载气(N2)流速2. 0 L/min。磷脂酰丝氨酸在25～300 mg/L范围内相关系数为0. 9999,回收率为93. 5%～96. 0%,检出限为0. 05 mg/g,定量限为0. 17 mg/g。该方法适用于明胶型凝胶糖果中磷脂酰丝氨酸的含量测定。     

高效液相色谱-蒸发光散射检测法分析何首乌中磷脂类化合物

建立了高效液相色谱测定何首乌中磷脂类化合物的新方法.采用Nuclesil100-5色谱柱(250×4.6 mm i.d.5 μm),以甲醇为流动相,流速0.8 mL/min,等度洗脱.蒸发光散射检测器的气体流速1.8 L/min,漂移管温度66℃,进样量15μL.四种磷脂类化合物的线性范围分别为:磷脂酰甘油(PG):0.0388～0.388 mg/mL(r2=0.9991),磷脂酰乙醇胺(PE):0.0500～0.250 mg/mL(r2=0.9996),磷脂酰胆碱(PC):0.0103～0.165 mg/mL(r2=0.9995),溶血磷脂酰胆碱(LPC):0.0103～0.343 mg/mL(r20.9995).该方法应用于首鸟中磷脂类化合物的分析,取得了较好的结果.     

海藻酸盐凝胶化及其在软骨组织工程和药物控释领域的应用（专题报道）

 介绍了海藻酸盐水溶液的凝胶化及其临界行为和松弛临界指数n.提出了将凝胶化按高分子的分子链长短分为生长型和交联型两类,前者为无规交联,符合逾渗连接的条件;后者大分子链间交联,不符合无规逾渗连接的条件.介绍了微囊化细胞载体、预成型支架和可注射支架,能够为软骨细胞提供良好的三维生长环境;通过LbL、二价离子交联等自组装技术,海藻酸能够实现对多种类型药物的包埋和控释.     

液晶态磷脂酰乙醇胺脂质体和LB膜结构的研究

用原子力显微镜、小角X射线散射和³¹PNMR分别对液晶态磷脂酰乙醇胺脂质体和LB膜结构进行了研究.用原子力显微镜观察到了液晶态脂质体的立方相和双层膜共存的结构图像.研究结果表明,两相共存的状态与双亲性分子的结构、浓度以及介质的组分和pH等因素有关.用小角X射线散射和³¹PNMR研究发现,在DEPE液晶态中,钠盐诱导形成Q²²⁹(Im3m)立方相.DEPE液晶态分别在37.5℃出现L_β→L_α可逆相变,在63.5℃出现L_α→H_Ⅱ可逆相变.     

基于高分辨质谱的甲基化心磷脂高通量分析方法的建立和应用

该文基于心磷脂标准品的甲基化反应,建立了高灵敏度高通量分析甲基化心磷脂的液相色谱 - 高分辨质谱方法。由于甲基化后的心磷脂具有特征性的碎片,因此建立了包含780个分子特征片段的模拟数据库用于脂质鉴定。衍生化后,CL（14∶0/14∶0/14∶0/14∶0）信号提高了10倍,定量下限（LOQ）达到10 ng/mL。将该方法应用于小鼠衰老过程中心磷脂的调控研究,通过Tracefinder本地二级数据库共鉴定了43个心磷脂分子,其中21个心磷脂在衰老的大脑中有差异变化。结果发现：含有FA（20∶4）、FA（22∶6）长链多不饱和脂肪酸的心磷脂在衰老过程中呈下降趋势。高分辨质谱平台为甲基化的心磷脂分析提供了一种高通量筛选方法,对于低丰度心磷脂的检测具有很大潜力。     

基因载体材料聚乙烯亚胺与磷脂酰胆碱脂质体的相互作用对膜结构的影响

采用动态光散射、荧光光谱、zeta电位测定和等温滴定量热技术分析了分子量分别为25000,10000和1800的聚乙烯亚胺(PEI)与二油酰磷脂酰胆碱(DOPC)脂质体的相互作用及其对脂质体膜内环境极性和膜通透性的影响.结果表明,PEI通过氨基与DOPC的磷脂基团和胆碱基团产生氢键或范德华作用,从而与脂质体结合形成复合物;低浓度PEI(0.075 mg/mL)导致DOPC脂质体的聚集和表面电位的增加,但未引起脂质体膜融合和表面电位反转;进一步增加PEI的浓度对脂质体表面电位的影响很小,而结合在表面的PEI分子链之间的排斥作用阻碍了脂质体聚集.PEI分子与DOPC脂质体的结合降低了脂质分子碳氢链的堆积密度和脂质体膜内环境的疏水性,从而增强了钙黄绿素和槲皮素在脂质体膜中的通透性.PEI与DOPC脂质体的相互作用具有明显的分子尺寸效应,增大PEI的分子量可以增强与脂质体的相互作用及对脂质体膜结构的影响.