耗散粒子动力学研究片状双层——囊泡转变

片状双层是囊泡自发形成过程中的重要中间态,由片状双层向囊泡的转变机理一直未被认清．本文以磷脂分子DMPC作为模拟对象,采用普适性的粗粒化模型和耗散粒子动力学模拟方法,以体系粒子无序分布和无应力片状双层作为初态,对水溶液中片状双层——囊泡的转变过程进行了深入研究．发现尾-水粒子间憎水作用能最小化是片状双层卷曲形成囊泡的微观本质．囊泡的双分子层为二维流体．此外还得到了囊泡上粒子的位置分布和化学键排列取向等方面的结构信息．     

仿生信号转导体系的构建:囊泡表面磷脂信号分子诱发的乳酸脱氢酶的激活

以细胞肌醇磷脂信号转导途径为原型,在合成肽脂囊泡(人工细胞膜模型)上,利用天然磷脂为信号分子,成功地激活了处于囊泡表面的乳酸脱氢酶．为此,将1,2-二-十四烷基磷脂酰乙醇胺等天然磷脂嵌入合成肽脂N,N-二-十六烷基-N^a-6-三甲胺基己酰基-L-甘氨酰胺囊泡中,制备了稳定的混合双层膜囊泡,用透射电子显微照相、动态光散射及差示扫描量热等手段确认了混合囊泡的形态及粒径分布．以磷酸吡哆醛等维生素B6类化合物为信号分子激活剂,利用它们与天然磷脂形成复合体,进而与Cu^2 形成强的金属配合物的性质,实现了对处于囊泡表面、被Cu^2 抑制的乳酸脱氢酶的激活,构建了一个新的仿生信号转导体系．紫外一可见光谱实验证实了以上结果．此外,结果还表明囊泡表面的疏水作用和静电引力是促进天然磷脂一磷酸吡哆醛复合体形成的主要因素．囊泡表面的疏水微环境作为反应场是构建此仿生信号转导体系不可缺少的要素．     

磷脂微滴囊泡化的介观模拟

发展了一种非显示溶剂的粗粒化三粒子磷脂模型,该模型明确反映磷脂分子的双尾结构．模型分别采用变形的MIE作用势和Harmonic作用势描述分子间非成键和分子内成键相互作用,粗粒化力场参数通过拟合DPPC双分子层的结构和力学性质获得．该粗粒化模型成功重现了磷脂分子从随机初始态到双分子层和从盘状结构到囊泡的形成过程．应用该模型系统研究了球形和柱形磷脂微滴囊泡化的过程,结果表明此模型能有效地模拟介观尺度下复杂磷脂囊泡的形成及演化．     

不含蛋白质的功能泡囊膜及对酶的模拟

本篇综述了模拟生物膜的不含蛋白质的功能泡囊膜的建立过程,并介绍了这类功能泡囊膜所进行的模拟酶的泡囊催化反应。以磷脂或亲水亲油的表面活性剂分子所提供的双分子层泡囊结构为基质,分别在其不同的区域引入活性基团或分子,赋予了泡囊新的功能,由此可实现对一些反应的进程及产物构象的控制。利用这类功能泡囊膜,已成功地模拟了水解酶、还原酶、转氨酶、生物体内的碳单元传递反应等,并为模拟光合作用提供了一个很好的模式。     

双月桂酸三乙醇胺酯水溶液的囊泡性质研究

研究了具有非离子和阳离子双重特性的表面活性剂──双（月桂酸）三乙醇胺酯在稀盐酸溶液中未成囊泡的性质．发现只有当溶液pH值小于4．2时，囊泡才能形成，而在溶液pH值2~3范围内，囊泡稳定性和“耐盐”能力最佳．这些特性被归之于此化合物酸性水解作用的结果．     

稀土离子对肌醇磷脂囊泡的作用--结合、诱导聚集和促进水解

肌醇磷脂在细胞信号转导系统中起重要作用, 其水解反应是信号转导过程中的关键环节. 应用荧光淬灭滴定, 光散射以及高压液相技术, 研究了La3 和Tb3 对肌醇磷脂囊泡的作用, 包括结合常数的测定, 和对囊泡的诱导聚集作用以及促进肌醇磷脂水解的作用, 发现稀土离子与肌醇磷脂间具有较高的亲和力, 同时这种结合也诱导了肌醇磷脂囊泡的聚集和水解, 其程度与稀土离子和肌醇磷脂的结合常数有关.     

Oligo(rU)_(15)对SDS/DEAB混合胶束向囊泡转化的诱导作用

囊泡是由表面活性剂分子分散在水中形成的具有密闭双分子层结构的球形或者椭球形的分子有序组合体,在生物学、材料学、化学和医药学等领域具有极为重要和广泛的应用~([1-4]).     

支撑磷脂双层膜的研究进展

支撑磷脂双层膜(supported phospholipid bilayers,SPBs)是细胞膜研究中普及的模型,是固定生物活性物质的理想材料,不仅可以保持生物分子的活性,还能有效抑制其他生物分子的非特异性吸附,在跨膜蛋白、仿生膜、水处理、生物医学和生物传感器等研究领域具有广泛的应用前景。本文介绍了支撑磷脂双层膜的表征方法和制备方法,包括Langmuir Blodgett(LB)膜提拉法、囊泡融合法和LB膜提拉法与囊泡融合联合法;详细阐述了囊泡融合法制备SPBs的机理;综述了囊泡融合法制备SPBs的影响因素,包括囊泡浓度、缓冲溶液、温度、囊泡和基底表面电荷等因素;列举了支撑磷脂膜的应用,并展望了支撑磷脂双层膜的研究趋势。     

大分子拥挤环境中脂肪酸影响磷脂囊泡相变的差示扫描量热研究

脂肪酸诱导的磷脂膜的热力学行为对于认识细胞内复杂的机制有着重要意义,而前人在研究脂肪酸与磷脂膜相互作用时大都在稀溶液中进行;拥挤环境下脂肪酸诱导磷脂膜的相变行为还未见报道。本文以二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)构建囊泡模型,采用差示扫描量热法系统地研究了在不同浓度、不同分子量的聚乙二醇(PEG)拥挤环境中不同结构的脂肪酸对DMPC磷脂囊泡相变的影响。研究结果表明,在拥挤环境中,PEG对纯的磷脂囊泡相变的影响与大分子的分子量和浓度相关。对于脂肪酸/磷脂囊泡(FA/DMPC),PEG的存在对囊泡相变产生显著影响。在所考察的分子量和浓度范围内,PEG使FA/DMPC囊泡相变增加。短链饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸原本使DPMC囊泡相变降低,但PEG缩小了降低幅度,甚至导致相变增加。进一步的研究表明,在大多数情况下,PEG对FA/DMPC的相变具有协作增强效应,且其影响均与大分子的分子量和浓度相关。另外,随着PEG浓度的升高,磷脂囊泡的协同单位数逐渐降低,表明拥挤环境会影响磷脂双分子层的均一性,使协同发生相变的分子数降低。本文的研究表明,大分子拥挤环境能够对扰动的磷脂双分子层起到一定的修复作用,这一现象在生物膜相关领域不可忽视。     

纳米电极-膜片钳监测单个活囊泡连续释放

Carbon fiber nanoelectrode(tip diameter ca. 100nm)-patch clamp was firstly applied to realtime monitoring dopamine release from single living vesicles of single Rat pheochromocytoma (PC12) cells with highly temporal and spatial resolution. It is first demonstrated that there are continual vesicle releases of dopamine at the same site in the active release zone, which play a main role in the exocytosis.     

高内相/自乳液聚合的共轭亚油酸低聚体的囊泡化及稳定性

采用自乳化法制备了高内相共轭亚油酸(CLA)的水包油(O/W)乳液, 并通过热引发乳液聚合反应得到共轭亚油酸低聚体(oligo-CLA); 将oligo-CLA用于自组装脂肪酸囊泡(FAV). 透射电子显微镜和动态激光光散射表征结果均表明, 在pH=8.6~13范围内得到了囊泡粒径为10~30 nm的FAV, 此结果对提高FAV的pH适应性具有理论意义. 自乳液聚合实验结果表明, 该高内相自乳化/热引发低聚反应策略可以使浓度高达75.3%(质量分数)的CLA完成无外加表面活性剂乳液聚合, 并使共轭双键总自交联率达到33%且控制oligo-CLA的平均聚合度约为6, 对规模化生产oligo-CLA及构筑FAV具有实用价值. 与CLA相比, oligo-CLA具有更好的低温溶解性, 由其自组装的FAV具有更好的环境适应性, 如耐酸性和抗钙皂能力, 而且显示出较好的钙响应囊泡体积膨胀率; 以极少量非离子表面活性剂Span 40或AEO₂辅助oligo-CLA形成的杂化囊泡具有更宽的pH适应性. 因此, 所制备的FAV在药物释放体系、 日用化学产品、 家用洗涤剂和个人护理产品中具有更广阔的应用前景.     

新型介孔二氧化硅囊泡结构的调变

本文采用水热合成法,利用非离子表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123)对有机溶剂均三甲苯(TMB)的增容作用,合成了大孔径介孔二氧化硅囊泡材料,首次通过控制有机溶剂TMB与无机硅源正硅酸四乙酯(TEOS)的投料时间间隔t,实现对介孔二氧化硅囊泡材料结构的调变。通过小角X射线衍射和高分辨透射电镜(HTEM)检测技术对酸性P123模板体系中的材料结构转变过程进行了表征。结果表明,改变TMB与TEOS的投料时间间隔,能够实现介孔囊泡结构的调变,同时提出"协同囊泡模板"(cooperative vesicle templating,CVT)和"协同作用机制"(cooperative formation mechanism,FM)共存。通过简单合理的设计合成不同结构的介孔材料,以期开拓其在催化、分离以及医学等领域的潜在应用,也为合成其他介孔材料提供简单合理的设计思路。     

非支撑磷脂双层膜制备及温度对其力学性质的影响

结合聚苯乙烯球刻蚀和微机电系统技术加工氮化硅纳米多孔膜, 并在其上用囊泡法制备非支撑磷脂双层膜, 通过温控原子力显微术(AFM)的成像模式和力曲线模式对非支撑磷脂双层膜的形貌和力学性质进行研究. 实验结果表明, 该方法制备的非支撑磷脂双层膜具有流动性, 能进行自我修复, 该特点有利于提供足够的非支撑磷脂双层膜区域用于其性质研究; 非支撑磷脂双层膜的膜破力和粘滞力均随着温度的升高而减小, 即膜的机械稳定性随着温度的升高而降低. 非支撑磷脂双层膜膜破力小于支撑磷脂双层膜的膜破力, 并且非支撑磷脂双层膜粘滞力随温度的变化趋势与支撑磷脂双层膜的变化趋势相反.     

可控组装方法制备脂质体

利用可控组装方法制备了单仓脂质体。这种制备方法分为两个步骤: (a)利用超声振荡形成油包水(W/O)的微乳液, (b)微乳中小水滴在离心作用下通过油水界面的单分子膜并被其包裹, 在水相中形成脂质体。脂质体直径在50-200nm。脂质体的双分子膜间基本没有残留有机溶剂存在, 并且在制备过程中包封的试剂没有泄漏。可控组装方法制备脂质体具有操作简单、生成脂质体一般不需进一步分离、包封效率较高(57%)等特点。     

聚电解质和表面活性剂混合体系中多价金属离子诱导的囊泡聚集

利用浊度和电镜观察等方法研究了水解的苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)和十二烷基三乙基溴化铵(DEAB)混合体系中多价金属离子诱导的囊泡聚集现象. 提出了关于多价金属离子诱导囊泡聚集的机理.     

单十二烷基磷酸酯辅助共轭亚油酸的囊泡化研究

以共轭亚油酸(CLA)为模型脂肪酸,与安全、温和的阴离子表面活性剂单十二烷基磷酸酯(MLP)进行复配,动态激光光散射和透射电镜表征结果表明,CLA在中性至弱酸性环境中仍然能够囊泡化.通过pH滴定曲线研究了CLA和MLP 2种分子的荷电物种随pH值的变化规律,据此分析各物种间的相互作用,并推断经MLP辅助CLA能够在中性至弱酸性环境中囊泡化的动因是CLA-MLP间的氢键或离子-偶极作用.     

表面活性剂混合物水溶液中的囊泡形成

1:1烷基羧酸钠-溴化烷基三甲铵混合水溶液的浓度在cmc以上时, 能自发或超声分散形成一类新型混合表面活性剂囊泡(单层膜), 正负离子表面活性剂的突出囊泡形成能力以及不同表面活性剂结构组合变化所显现的多样特性, 皆预示出混合功能有序组合体研究的广阔前景。     

囊泡的形成与两亲分子结构

本文综述了可以形成囊泡的各类两亲分子的结构特点和形成条件，并对某些体系中囊泡的形成机理进行了探讨。