变温拉曼光谱和DSC探讨人参皂苷Rb1分子与DPPC双层膜的作用

研究人参皂苷分子与生物膜的作用对于深入了解中药人参的药理活性及其生物学功效至关重要。DPPC作为具有双分子层结构的脂质分子,常被许多国内外学者作为模拟膜的模型来研究药物分子与细胞膜的作用;Rb1作为中药人参中的重要皂苷成分,具有显著的药理学功效和生物性能。拉曼光谱是探讨分子间作用的有力工具,差示扫描量热技术（differential scanning calorimetry, DSC）是研究脂双层分子单体及其与药物分子作用的常用技术,而将两者结合研究药物分子对细胞膜作用的研究的报道较少。本文采用变温拉曼光谱和DSC探讨了在温度变化条件下人参皂苷Rb1单体分子与DPPC双层膜的作用。通过拉曼光谱测试,在Rb1作用前后,DPPC分子极性头部O—C—C—N+和C—C伸缩振动区域以及烷基链部分C—H键的伸缩振动区域的变化表明,随着温度的增加,含有一定浓度Rb1的DPPC磷脂极性头部旁氏构象没有发生变化,脂酰链的无序性构象增多,侧向排列的无序性增强,DPPC脂双层的流动性增加。由DSC实验得到的几个热力学常数[相变温度（T_m）、半峰宽（ΔT_1/2）及相转变焓值（ΔH）]的变化表明,DSC进一步验证了变温拉曼实验结果,随着Rb1浓度的增大,DPPC双层膜的相变温度显著下降,流动性增强,说明Rb1对DPPC双层膜的影响较大。     

拉曼光谱和DSC研究人参皂苷分子与DMPC双层膜的作用

探讨药物与细胞膜的作用对于改善药物的药理活性、揭示药物的作用机制具有重要意义。利用差示扫描量热(DSC)和拉曼光谱技术对五种人参皂苷分子与DMPC磷脂双层膜的作用进行了实验研究。结果显示,在人参皂苷分子的作用下,DMPC的极性头部骨架构象没有发生变化。Rb1和Rh2增多了脂肪酰链中无序性的构象,增强了侧链排列的无序性,而三醇组皂苷Re,Rf和Rg1对DMPC双层膜的影响较小。DSC结果进一步表明,Rb1和Rh2均与DMPC双层膜发生了强相互作用,两皂苷分子使DMPC的相变温度显著降低,双层膜的流动性增强。Rf对DMPC双层膜的扰动作用要强于Re和Rg1。     

吴茱萸碱与脂质体模拟生物膜的相互作用:FTIR和DSC研究

药物与生物膜相互作用的研究对于了解药物药效和改善其生物性能具有重要的意义。但生物膜的组成复杂,直接研究药物活性成分与生物膜的相互作用比较困难。以脂质体作为生物膜模型,研究了吴茱萸碱与脂质体的相互作用,分析了吴茱萸碱分子在脂质体中的包封位置,探讨了吴茱萸碱抗炎作用可能的作用机制。以二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）为膜材,应用薄膜分散法制备含有不同摩尔百分比（x）的吴茱萸碱脂质体,应用傅立叶变换红外光谱（FTIR）和差示扫描量热（DSC）技术分析随着脂质体中药物摩尔百分比的增大,DPPC分子各红外特征吸收峰频率、峰形及量热参数的变化情况,从而探讨药物在脂质体中的包封位置及吴茱萸碱分子对脂质体膜流动性的影响。实验数据表明,在0＜x＜10 mol%的浓度范围内,DPPC头部区域磷酸基团的不对称伸缩振动频率没有明显变化,脂质体相变温度和相变焓均随药物摩尔百分比的增大而减小。在0＜x＜5 mol%浓度范围内,DPPC界面区域的水化的羰基峰的吸收波数由1 726.0 cm-1增加到1 731.8 cm-1,当x=10 mol%时,该波数又减小到1 728.0 cm-1。在10 mol%≤x＜20 mol%浓度范围内,磷酸基团的不对称伸缩振动的波数由1 242.0 cm-1减小为1 236.3 cm-1,水化的羰基峰的吸收频率没有明显变化,脂质体相变温度和相变焓均随药物摩尔百分比的增大而增大。纯DPPC脂质体中亚甲基的对称伸缩振动波数为2 848.4 cm-1,载药后该波数都增大到2 850.3 cm-1。这些结果表明吴茱萸碱在脂质体中的包封位置具有浓度依赖性：在0＜x＜10 mol%浓度范围内,吴茱萸碱主要作用于DPPC分子的疏水尾链区域,少部分药物分子作用于DPPC分子的界面区域。在10 mol%≤x＜20 mol%浓度范围内,吴茱萸碱分子则主要作用于DPPC分子的头部区域,少部分药物分子作用于DPPC分子的疏水尾链区。所有载药脂质体的相变温度均低于纯DPPC脂质体的相变温度,即不同浓度的吴茱萸碱均可以使脂质体的膜流动性增加,并且,当药物摩尔百分比为10 mol%时,吴茱萸碱对生物膜流动性的增加效应最为明显。研究工作对于进一步揭示吴茱萸碱与生物膜的相互作用机制具有重要意义。     

H2O/KDEHP(75%)-HDEHP(25%)/n-HEPTANE微乳体系表面活性剂与水相互作用的谱学研究

利用傅里叶变换拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱对H2O/KDEHP(75%)-HDEHP(25%)/n-HEPTANE微乳体系的表面活性剂疏水链和极性头基与水分子的相互作用进行了研究.结果表明:当加水量由W0＝1增加至43时,表面活性剂极性头基[PO2]-的反对称伸缩振动由1 233 cm-1移至1 207 cm-1,其对称伸缩振动由1 094 cm-1移至1 089 cm-1.表面活性剂疏水链的堆积结构也发生了变化,表现在拉曼光谱上为碳氢振动吸收峰的峰高比Ir(I2 962/I2 875),Ir(I2 937/I2 875),Ir(I2 916/I2 875)和Ir(I2 903/I2 875)随加水量增大而增大.结合二阶导数谱和傅里叶变换退卷积谱,本文还对KDEHP和HDEHP的存在状态进行了探讨,认为体系中表面活性剂分子有多种存在状态.     

人参皂苷Rg3的拉曼光谱研究

人参皂苷是人参的有效化学成分,其中人参皂苷Rg3因具有显著的生理活性而备受关注。运用拉曼光谱的方法,对人参皂苷Rg3的两种异构体20-(R)-Rg3和20-(S)-Rg3进行了测量和分析。因20位羟基空间位置不同,20-(R)- Rg3与20-(S)- Rg3相比,归属于亚甲基的振动峰发生了明显的变化,表明两种异构体的堆积方式不同。归属于CC振动的1 674 cm-1峰的强度明显降低,表明在20-(S)-Rg3中,C₂₇和C₂₈较20-(R)-Rg3处于分子内部。对比拉曼光谱还发现,这一对异构体中糖环的空间结构基本相同。两种异构体拉曼光谱的明显差异,使得拉曼光谱技术成为鉴别人参皂苷Rg3异构体的一种快速、简便的分析方法。     

润滑膜全氟聚醚的稳定性

采用基于粗粒珠簧模型的分子动力学模拟方法，考察了非极性和极性全氟聚醚(perfluoropolyether， PFPE)膜在固体表面的稳定性. 随着时间推移，非极性PFPE膜的表面形貌没有明显变化，呈现稳定的状态；而强极性PFPE膜的部分润滑分子发生局域集聚，使润滑膜的表面粗糙度随时间而增大，呈现不稳定的状态. 通过比较具有不同极性端基PFPE润滑膜的表面形貌变化，结果发现：极性端基与极性端基的作用是导致润滑膜不稳定的根本原因，极性端基与固体表面的作用对润滑膜稳定性影响不大. 关键词： 全氟聚醚膜 分子动力学模拟 稳定性     

不同衬底上生物膜与Aβ蛋白的相互作用的研究

固体支撑脂质双层膜能很好的模拟生物膜系统,固体衬底的表面结构和性质会影响双层膜的成膜过程、流动性、微区形成以及化学活性,进而影响蛋白的特性。本文,我们在两种衬底云母和二氧化硅表面,构建了包含神经节苷脂GM1的固体支撑脂质双层膜,用拉曼光谱研究了两种衬底表面脂质膜的分子构象。并且,在脂质膜表面加入淀粉样-beta蛋白,分析两种衬底上淀粉样-beta蛋白的构象差异。     

偶极分子在CVD石墨烯表面的拉曼增强

选用CVD制备的石墨烯作为拉曼增强的基底,以激光器波长λ=532 nm的显微拉曼光谱仪对偶极分子DREP分子的石墨烯拉曼增强效应进行了探究。通过对石墨烯上与SiO₂片上DREP分子的拉曼强度的对照,发现单纯DREP/SiO₂分子浓度很低时,拉曼峰基本不存在,直到达到一定浓度1×10-5mol·L-1时,其拉曼峰才出现;随着浓度的增加,DREP分子的拉曼信号和荧光信号都增加;而DREP/Graphene/SiO₂在1×10-7mol·L-1时即出现了拉曼信号,随着浓度的增加,拉曼信号增加很快而荧光信号增加并不明显。结果表明石墨烯可实现DREP分子的拉曼增强,并能猝灭荧光背底,提高拉曼信号与荧光信号之比。对比了不同偶极矩的DREP和DR1P分子,表明偶极矩越大,其增强因子越大,增强程度越强。分析了DREP分子在石墨烯上的拉曼增强的机制。DREP分子是尾端接芘的经过改性的偶氮苯分子,其尾端的芘与石墨烯于界面处通过π—π相互作用进行电子转移,改变石墨烯的能级结构使得其发生P型掺杂,发生拉曼增强的机制是化学机制。DREP分子的石墨烯拉曼增强效应有助于我们研究石墨烯以及石墨烯表面拉曼增强机制,比如石墨烯的载流子转移,化学增强机制的原理,以及如何从电磁机制效应分离出化学机制。     

分子极性对类胡萝卜素共振拉曼光谱的影响

测量了非极性分子β胡萝卜素和极性分子角黄素, 在非极性溶剂CS₂和极性溶 剂1,2二氯乙烷中243–293 K的温度范围内的共振拉曼光谱. 结果表明, 溶质和溶剂的极性对拉曼光谱影响很大. 非极性分子β胡萝卜素在非极性溶剂CS₂中的拉曼散射截面最大, 线宽最窄, 而极性分子角黄素在极性溶剂1,2二氯乙烷中的拉曼散射截面最小, 线宽最大. 用溶剂效应及线性多烯分子的“相干弱阻尼电子-晶格振动”, “有效共轭长度”模型给予了解释.     

荧光探针法研究N-月桂酰基-N''-羟乙基乙二胺乙酸盐的微极性

用荧光光谱法测定Ⅳ-月桂酰基-Ⅳ'-羟乙基乙二胺乙酸盐(两性乙酸钠)的微极性.芘的荧光强度随着两性乙酸钠浓度的增加而减小,其第一峰(I1)和第三峰(I3)的强度随两性乙酸钠浓度的增加先降低,到达一定浓度后,趋于稳定.由芘的I1/I3与浓度关系可以得出两性乙酸钠的临界胶束浓度(CMC值大约为11.03mmol/L),与表面张力法(1.02mmol/L)测定结果一致.同时研究了无机盐的加入对芘的I1/I3值的影响,无机盐的加人使芘的I1/I3值减小,即无机盐的加入使芘所处的微环境极性减小.     

Interaction of Scopolamine and Cholesterol with Sphingomyelin Bilayers by FT-Raman Spectroscopy

The interaction of scopolamine and cholesterol with sphingomyelin bilayers has been investigated by FT-Raman spectroscopy in head-group region (600-1000 cm^-1), the C-C stretching (1000-1200 cm^-1), CH₂ deformation (1400-1500 cm^-1) and the C-H stretching (2800-3000 cm^-1) mode regions. The results indicate that scopolamine and cholesterol do not change the conformation of O-C-C-N⁺ backbone in the choline group of sphingomyelin bilayers, the polar headgroup is still extending parallel to the bilayer surface and 0-C-C-N⁺ group is still in its gauche conformer. Scopolamine and cholesterol lower the order of the interface, the interchain, CH₂ crystal lattices and the lateral chain-chain packing, and increase their fluidity.     

鞘磷脂与胆固醇相互作用的拉曼光谱研究

利用ＦＴ Ｒａｍａｎ光谱研究了不同浓度的胆固醇对鞘磷脂质脂体的作用。结果表明,胆固醇没有改变鞘磷脂的Ｏ Ｃ Ｃ Ｎ＋骨架构象,极性头仍然平行膜表面。Ｃ Ｃ骨架振动强度比Ｉ１０８６／Ｉ１０６４说明,随着胆固醇浓度上升,鞘磷酸分子内部旁式构象也逐渐增多。从Ｉ２８４７／Ｉ２８８０强度比看,胆固醇具有使鞘磷脂脂双层有序性上升,流动性降低的作用,但这种作用随胆固醇浓度上升而逐渐减弱。     

拉曼光谱研究乳铁蛋白及其肽段与DPPC、DPPG脂质体的相互作用

利用拉曼光谱研究了乳铁蛋白及其肽段Lactofcrrcin B4-14和Lactoferrampin与DPPC、DPPG脂质体的相互作用.通过分析作用前后两种磷脂拉曼光谱的变化,探讨了乳铁蛋白及其肽段与磷脂的作用模式,为阐明乳铁蛋白及其肽段抗菌机理提供了重要依据.拉曼光谱显示,乳铁蛋白及其肽段加入中性磷脂DPPC脂质体...     

Fluorescence techniques for probing water penetration into lipid bilayers

Fluorescence spectroscopy can be used as a highly sensitive and localized probe for hydration in lipid bilayers. Water associates with the head-group region, where it participates in an interlipid network of hydrogen bonds. Deeper in the bilayer, water is contained within acyl-chain packing defects. Fluorescence methodology is available to probe both the interstitial and head-group hydration in lipid bilayers, and results are in good agreement with other techniques. Using fluorescence spectroscopic approaches, cholesterol is shown to dehydrate the acyl-chain region, while hydrating the head-group region. Membrane proteins appear to increase acyl-chain hydration at the protein-lipid interface. Overall fluorescence spectroscopic techniques may be most effective in studying the water content of lipid bilayers and especially of biological membranes.     

H2O／KDEHP（75%）—HDEHP（25%）／n—HEPTANE微乳体系表面活性剂？…

利用傅里叶变换拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱对Ｈ２Ｏ／ＫＤＥＧＰ（７５％）－ＨＤＥＨＰ（２５％）／ｎ＝ＨＥＰ－ＴＡＮＥ微乳体系的表面活性剂疏水链和极性头基与水分子的相互作用进行了研究。结果表明：当加水量由Ｗ０＝１增加至４３时,表面活性有性头基［ＰＯ２］＾－的反对称伸缩振动由１２３３ｃｍ＾－１移至１２０７ｃｍ＾－１,其对称伸缩振动由１０９４ｃｍ＾－１移至１０８９ｃｍ＾－１。表面活性剂疏水链的堆结构也发     

人乳腺癌组织的显微拉曼光谱研究

研究了人类正常与癌变乳腺组织的显微拉曼光谱特性。与正常乳腺组织相比,癌变组织的核酸骨架磷酸离子vs(PO^-2)特征谱线由1082移到1097cm^-1、强度加强,位于817cm^-1的RNA主链vs(O-P-O)的谱线强度增加;蛋白质酰胺Ⅰ和酰胺Ⅲ两个特征谱带从1657,1273cm^-1分别位移到1662和1264cm^-1,其中1264cm^-1谱线的宽度和强度均增加,某些氨基酸残基的C—O谱线向高波数位移,色氨酸特征峰1368cm^-1在癌变组织中几乎观察不到;脂类特征谱线减少。上述谱线变化表明,癌变组织中核酸的相对含量增加、主链结构发生变化;蛋白质结构同时呈现α-螺旋、无规卷曲、卢．折叠以及β-回折4种构象特征,其分子间的氢键近乎断裂,蛋白质变得松散和无序,色氨酸残基的吲哚环呈现“暴露式”;脂类含量减少。研究表明,显微拉曼光谱可以为乳腺癌变的生化机理研究以及活体诊断提供有力的实验依据。     

鲱精DNA纤维水合状态的振动谱特征

利用拉曼散射光谱测试技术，对不同温度处理后获得的各种相对湿度下的鲱精ＤＮＡ纤维进行脱氧核苷Ｃ—Ｈ振动与结合水Ｏ—Ｈ振动行为分析，以揭示其中结合水的数量特征。结果表明，运用２５９２６×Ｉ２９６４／Ｉ３０２４新指标所获数据与文献报道的小牛胸腺ＤＮＡ水合状态拉曼数据不同，但与小牛胸腺ＤＮＡ、鲑精ＤＮＡ的红外、Ｘ射线衍射、重量分析及差示扫描量热分析所得数据相吻合，证明拉曼分析公式的修订是成功的。鲱精ＤＮＡ纤维应与上述二种ＤＮＡ纤维具有同样的水合状态，每核苷酸对含有９～１４个结合水分子。     

Dynamics of topological defects in the Lβ′ phase of 1,2-dipalmitoylphosphatidycholine bilayers

We use the optical birefringence of 1,2-dipalmitoylphosphatidycholine bilayers (DPPC) in the gel (L_β′) phase to study recombination dynamics of topological defects. The birefringence of anisotropic thin films, such as the L_β′ phase of DPPC bilayers, is related to their molecular polarizability, different on the heads and the acyl chains. When the sample is cooled down into the L_β′ phase, a period of rapid recombination (taking place over a few seconds) is followed by slow dynamics with metastable states existing in excess of several minutes. After this, either another metastable state or a truly stable state remains where no further change is observed, although a spatially non-uniform distribution of the orientation of the birefringence remains. We compare our results with a model for the free energy and the dynamics of the lipid bilayer in the gel state, finding good qualitative agreement.