髓鞘碱性蛋白对细胞膜脂质分子DPPC、DPPE单层膜影响机理研究

本文通过Langmuir单层膜的表面压力-平均分子面积(π-A)曲线的测定与分析,分别对髓鞘碱性蛋白(MBP)与细胞膜中不同头部基团脂质分子二棕榈酰基磷脂胆碱(DPPC)和二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)在空气/液体界面上的相互作用过程进行了系统研究.实验结果表明:(1)当界面上脂质含量一定时,亚相中随着MBP浓度的增大,DPPC、DPPE单层膜的等温线向平均分子面积较大的方向移动;(2)在单层膜表面压力为10 mN/m时,一个MBP分子分别结合140±3个DPPC分子和100±3个DPPE分子,随着表面压力增大,当MBP分子分别与两种磷脂分子相互作用时,MBP插入到磷脂单层界面的个数逐渐减少;(3)随着蛋白质浓度的增加,脂分子形成的单层膜变得较为疏松,且MBP分子易于插入到分子头部较小的DPPE单层膜中;(4)蛋白质的存在使DPPC单层膜的表面压力逐渐减小,且蛋白质浓度越大表面压力降低越多,DPPC被MBP带入到亚相中越多;(5)对于DPPE单层膜,蛋白质通过与DPPE相互作用插入到界面膜中,引起表面压力增大,且蛋白质浓度越高,压力变化量越大.     

两性霉素B与鞘磷脂单分子层的相互作用

选取哺乳动物生物膜中的重要脂质分子鞘磷脂(SM)作为单分子膜的基本组分, 采用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术研究了不同比例的两性霉素B/鞘磷脂单层膜的表面压力-平均分子面积(π-A)曲线以及基于π-A曲线的混合性分析, 同时通过原子力显微镜(AFM)研究了其表面形态的变化. 结果表明, 组分间的摩尔比和表面压力对混合单层膜稳定性、混合性以及分子间相互作用具有重要影响.     

OTS自组装单分子膜在玻璃表面形成程的AFM研究

运用原子力显微镜研究了十八烷基三氯硅烷在玻璃表面自组装形成单分子膜的过程.通过对样品表面的显微图像、表面平均粗糙度及前进接触角的测量分析,揭示了自组装单分子膜在玻璃表面的生长规律,并探索反应初期玻璃表面的吸附特点.     

微生物脂肽与磷脂的混合单分子膜性质

研究了一种微生物脂肽--表面活性素与二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)在气,液界面形成的混合单分子膜性质.测定了混合单分子膜的表面压.分子面积(л-A)曲线,根据л-A曲线获得了不同表面压下混合单分子膜的过剩面积(Aex)和混合过剩自由能(△Gmex)与混合单分子膜中表面活性素摩尔分数的关系.Aex和△Gmex的计算结果均表明,表面活性素与DMPC在纯水亚相上形成的混合单分子膜中不相容,二者之间 的相互作用主要是排斥力.通过原子力显微镜观察了在表面压15mN/m下的混合单分子膜的LB膜,发现表面活性素与DMPC发生了微相分离,说明二者在混合膜中的烷基链取向不同,这可能是二者发生排斥作用的主要原因之一.此外,还研究了亚相pH对混合单分子膜相容性的影响,发现表面活性素与DMPC在混合单分子膜中的相容性在碱性环境下增强,这可能与二者极性头基之间的相互作用有关.     

OTS自组装单分子膜在玻璃表面形成过程的AFM研究

运用原子力显微镜研究了十八烷工碱氯硅烷在玻璃表面自组装形成单分子膜的过程。通过对样品表面的显微图像,表面平均粗糙度及前进接触角的测量分析,揭示了自组装单分子膜在玻璃表面的生长规律,并探索反应初期玻璃表面的吸附特点。     

醇类在Si-H表面形成单分子膜的特性

以界面电容分析法为主并结合XPS、AFM技术研究了醇类分子在Si(111)-H表面上形成的有机单分子膜的特性。并探讨了嫁接反应中影响单分子膜特性的某些因素和单分子膜的稳定性及其对硅表面氧化的钝化作用。在所选择的反应条件下，不同链长醇分子修饰的硅表面上，嫁接分子所占体积分数约为80％，平带电位约为-1．00V(vs.SSE)。研究表明，这类膜稳定性和对硅表面氧化的钝化作用非常有限。     

组份可控的钌螯合物功能单分子膜

用作“表面离子”的钌螯合物Ru(dpphen)32+与脂肪酸类成膜分子以1:2混合时能够得到稳定的混合单分子膜.以十八烷基三氯硅烷（octadecayl trichloro silane, OTS）分子部分取代Ru(dpphen)32+,得到功能分子组份可控的混合单分子膜.研究表明,OTS分子在纯水表面上可以形成交联网状单分子膜结构,混入硬脂酸（SA）分子后,网状结构逐渐被破坏.SA含量增加,破坏的程度就增大,直至SA/OTS为3:1时,完全没有网状交联结构,形成可以用来沉积LB膜的均匀致密的单分子膜.表面离子Ru(dpphen)32+与OTS和SA一起构成三组份混合单分子膜,OTS和Ru(dpphen)32+为表面离子.单分子膜中混有Ru(dpphen)32+分子,可以有效地阻止OTS的交联发生,同时Ru(dpphen)32+/SA基团与OTS/SA基团是均匀共混的.改变Ru(dpphen)32+/SA基团与OTS/SA基团的混合比,即可以做到Ru(dpphen)32+的组份精确可控,得到可用来沉积LB膜的均一、稳定的单分子膜.     

表面活性素单分子膜在空气/水界面的迟滞现象

表面活性素是一类具有较强表面活性的微生物脂肽类化合物,能在空气/水界面形成不溶性单分子膜.利用Langmuir膜天平测定了表面活性素单分子膜的压缩-扩张循环曲线,发现单分子膜在经历了“平台区”后出现较大的迟滞环,迟滞环的形状与亚相pH有关.将“平台区”的单分子膜转移到云母表面后,用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)均观察到高度达几十至数百纳米的表面聚集体,说明表面活性素在单分子膜的“平台区”伴随着自聚集.研究结果表明,表面活性素单分子膜在空气/水界面的迟滞现象是分子浸入亚相和形成三维表面聚集体共同作用的结果.     

胆红素有序分子膜的行为研究

研究了不同亚相表面胆红素(BR)单分子膜和LB膜的性质,讨论了胆红素分子在有序分子膜中的堆积密度、分子伸展和金属离子配位。在气-水界面,BR与金属离子的配位导致BR单分子截面积、崩溃压和可见紫外光谱的变化。原子力显微镜表明BR-Cu单分子膜的厚渡为1.23 nm。     

3-巯基丙酸自组装单分子膜的研究进展

自组装单层或单分子膜(Self-assembled monolayers)的研究十分活跃,尤其是硫-金体系的单层研究更是得到科学家们的青睐。3-巯基丙酸由于可以在金基底形成稳定有序的二维自组装单分子膜,从而显示出独特的结构和表面性质。该文着重从膜的制备、膜内分子的结构、单层膜的性质以及应用等方面综述金基底上3-巯基丙酸自组装单分子膜的研究进展,并对其前景进行了展望。     

硅表面上构筑烷烃单层膜的分子模拟

用分子力学方法模拟了十二烷烃在硅表面的单层膜的排列情况. 从中发现: 十二烷烃在硅表面的覆盖率约为50%, (8×8)大小的模拟格子即可描述烷烃链在硅表面的空间排列. 同时讨论了不同取代方式对单层膜的影响, 并比较了酯基和甲基终止的硅表面单层膜的空间排列方式, 模拟结果与实验测量基本吻合. 结果表明: 分子模拟方法可以作为实验手段的一种辅助工具, 在分子水平上为实验提供理论支持和微观信息.     

聚甲基丙烯酸甲酯单分子膜的静、动态弹性

通过测量分析两个不同分子量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)单分子膜的π-A等温线及其微分曲线,讨论了PMMA单分子膜成膜过程和分子量对膜相变状态的影响,并用动态膜障振动法测量了PMMA单分子膜的动态弹性.结果表明,分子链的相互作用(如扭曲和缠绕)在膜的形成中起着重要的作用,并影响膜的静、动态性质.单分子膜的静、动态弹性都有两相特性,且前者比后者小.随着分子量的增大,膜的凝聚性和稳定性都增强,静、动态弹性都增大.     

压缩速度对Surfactin在单分子膜内聚集行为的影响

研究了一种微生物脂肽——Surfactin(表面活性素)在气/液界面形成的单分子膜性质, 测定了压缩速度对其单分子膜的表面压-分子面积(π-A)曲线的影响. 结果表明, Surfactin单分子膜铺展在pH＝2酸性亚相上的过程是一个亚稳过程. 通过原子力显微镜(AFM)观察了不同压缩速度时在25 mN•m－1下转移的Langmuir-Blodgett (LB)膜. 在中等压缩速度(0.6 nm2•mol－1• min－1)时转移的LB膜表面观察到分布均匀、排列规则、类似球形的表面聚集体, 而在其它压缩速度下, 形成了按一定规则分布的表面团簇结构. 结合π-A曲线和AFM图像, 提出了Surfactin表面聚集体在气/液界面上的形成机制.     

银电极表面异亮氨酸单分子膜结构和表面性质的表面增强拉曼光谱研究

利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了在粗糙化银电极表面吸附的异亮氨酸自组装单层膜结构及其表面性质随溶液酸碱性和电极电位改变的特征.研究结果表明溶液pH值的变化并没有显著改变异亮氨酸分子在银电极表面以去质子化羧基吸附为主的特征.借助于高氯酸根离子这一SERS光谱探针,对异亮氨酸单分子膜的表面酸碱性质进行了表征和分析.而就电位改变对该单分子膜结构的影响而言,在所研究的电位范围内,单分子膜中的异亮氨酸分子是通过去质子化羧基与氨基两个位点而吸附的,且吸附作用随电位负移而呈现有规律的变化.     

藻胆蛋白的Langmuir-Blodgett膜——Ⅰ.R-藻红蛋白单分子膜及蛋白构象变化的研究

测定了R-藻红蛋白(R-PE)在气/液界面上的表面压-面积曲线(tt-A等温线),结果表明R-PE具有很好的成膜性能,且由n-A等温线求得的单分子占有面积与R-PE以盘状形态“平躺”于液面上时的分子占有面积相同。R-PELB膜的透射电子显微镜(TEM)图象和椭圆偏振关于R-PE单分子膜厚度的测定,说明R-PE分子在基片上的取向是其盘平面与基片表面平行。根据这些依据,提出了R-PE单分子膜的结构。将R-PE在气/液界面上形成的单分子膜在适当表面压下用LB技术转移到基片上,测得了蛋白累积单分子膜的吸收及荧光光谱,R-PE单分子膜的吸收和荧光光谱与其在水溶液中无显著差别。膜的CD光谱与R-PE水溶液的CD光谱比较说明,当R-PE成膜后其二级结构发生了变化,即蛋白的p-折叠片构象组分增加。     

以OTS自组装单分子膜为探针研究TiO2液相空穴氧化机理

通过引入十八烷基三氯硅烷(OTS)自组装单分子膜作为氧化反应的探针, 在排除反应物的吸附和扩散的条件下研究溶胶-凝胶制备的TiO2薄膜表面光催化空穴氧化初始过程. 研究结果表明, 在紫外光照下, 水溶液中OTS部分覆盖的TiO2表面能够很快从憎水变成亲水. 存在空穴捕获剂后, TiO2表面OTS自组装单分子膜碳链的脱除受到明显抑制, 水接触角随光照时间变化非常小; 而水中羟基自由基捕获剂或者F-的存在则对TiO2表面OTS自组装单分子膜碳链的脱除几乎无影响. 这表明, 空穴氧化在TiO2表面OTS自组装单分子膜碳链的脱除中占主要地位.     

硒杂环化合物(4,5-苯并苤硒脑)在金表面上的自组装

为了寻求新的自组装单分子膜体系,构建新的功能膜,研究了具备平面型的大环共轭硒杂环化合物-- 4,5-苯并苤硒脑(苯并[c]硒二唑,简称苤硒脑)在金表面的自组装单分子膜.通过X射线光电子能谱(XPS)和电化学手段对其进行表征.XPS研究结果表明,自组装形成单分子膜后,苤硒脑分子中Se3d结合能从57.4 eV下降到57.1 eV;表明硒杂环化合物是通过金硒键固定在金表面上的;电化学循环伏安法实验表明,金电极表面上自组装该有机硒后, Fe(CN)63-/4-的氧化还原峰几乎完全消失;以四硼酸钠为底液,测得该化合物自组装在金表面上时,其还原电位在-0.66 V,与在溶液中用裸金电极测得的还原峰电位基本一致.     

乌苏酸/DPPC 混合单层膜相互作用的研究

乌苏酸(UA)为五环三萜羧基酸类化合物, 是一种中药有效成分. 它进入细胞的过程与膜脂分子有密切关系. 选用生物膜系统中的膜脂分子二棕榈酰基磷脂酰胆碱(DPPC)为代表, 通过LB(Langmuir-Blodgett)膜技术获得乌苏酸与DPPC 混合单层膜的表面压力/平均分子面积(π-A)曲线. 分析了混合单层膜的平均和过量分子面积、弹性系数等热力学参量, 并用原子力显微镜进行了研究. 比较了乌苏酸/DPPC 与胆固醇/DPPC 混合单层膜的异同. 实验结果表明: 乌苏酸能促使DPPC 的凝聚; 乌苏酸/DPPC 两组分的物质的量比与混合单层膜的膜压对单层膜的压缩性、稳定性和热力学特性有影响, 对单层膜中不同组分间的混合性以及分子间的相互作用具有重要的影响.     

含双疏水链阴离型两性分子单分子膜的聚集行为

单分子膜在水面上的聚集状态与膜分子的亲水基间的静电排斥作用和疏水基间Van der Waals引力的相对大小有关.在293K亚温度下,2C~nSN~a单分子膜聚集行为的电子显微研究表明,n=12时呈非晶性单分子;n=12时在较高的表面压下形成结晶性单分子膜;n=16时可在表面压为0mN.m^-1的情况下形成结晶性单分子膜.FT-IR和透射电镜对单分子膜聚集结构的解析结果相互一致.本文还讨论了压缩速度对单分子膜π-A等温线的影响.     

七氟丁酸酐有序超薄膜的制备与结构

在涂敷有聚合物PEI涂层的单晶硅表面上制备了HFBA单层分子膜,接触解测量及XPS结果表明,PFBA在PEI表面产生了化学吸附发生了化学键合(酰胺键),形成了低表面能的HFBA单分子层膜,这一吸附反应的动力学行为可能表现为Langmuir单分子层化学吸附。