蜂毒肽浓度和磷脂组分对巨囊泡泄露的影响

蜂毒肽作为一种广谱抗菌肽已经得到广泛认知,用蜂毒肽构建载药体系攻击癌细胞研究正在兴起.基于仿生物膜模型探索其破坏机理,可以避免潜在活性细胞过程的影响.在此,我们选用细胞尺寸的单层巨囊泡膜模型,可在光学显微镜下直接观察和操作,获得仿正常细胞膜和仿癌细胞膜在不同蜂毒肽浓度刺激下的响应.研究得出,低浓度蜂毒肽诱导囊泡泄露实验表明中性磷脂囊泡以孔模式为主泄露,负电性磷脂囊泡以爆裂模式为主泄露;高浓度蜂毒肽诱导囊泡泄露实验表明负电性磷脂相较于中性磷脂可延迟蜂毒肽作用效果;蜂毒肽色氨酸残基荧光光谱表明囊泡膜表面蜂毒肽吸附量以及泄露模式依赖于磷脂组分.此外,推断了蜂毒肽对不同组分磷脂膜的破坏作用模型.研究为蜂毒肽在肿瘤细胞的作用机制及其衍生物的优化设计提供参考.     

蜂毒肽与多组分生物膜作用：电性与相态的影响

蜂毒肽非特异性地靶向杀伤细菌具有重要的生物医学应用前景. 利用荧光光谱与荧光显微考察了蜂毒肽与单组分、多组分磷脂膜的作用机制. 发现对于不同电性与相态的磷脂膜, 肽-膜作用呈现为稳定桶板型孔、非稳U型孔及变薄裂解等多种机制, 具有显著不同的内含物泄露效率. 多组分磷脂囊泡的泄露实验表明, 泄露由肽亲和性较强的磷脂组分决定. 相较于凝胶相磷脂, 蜂毒肽与液相磷脂的亲和性强, 凝胶-液相混合囊泡与纯液相磷脂囊泡的泄露性质相近; 相较于双电性磷脂, 蜂毒肽与负电性磷脂的亲和性强, 双电-负电混合囊泡与纯负电磷脂囊泡的泄露性质相近. 研究深化了多肽与多组分生物膜作用机制的理解.     

多聚赖氨酸诱导的负电性磷脂巨囊泡形变

利用荧光显微技术表征了多聚赖氨酸诱导的负电性磷脂巨囊泡的动力学响应行为.研究发现,多聚赖氨酸可吸附至二油酰磷脂酰胆碱和二油酰磷脂酸混合磷脂巨囊泡的表面,诱导其发生粘连、出"绳"及破裂现象.分析认为,在低盐环境中,膜形变由多聚赖氨酸吸附于二油酰磷脂酸富集区引起的膜两叶应力不对称,以及静电相互作用等因素产生.研究结果对基于聚合物-巨囊泡体系的药物输运控释、细胞形变、微控反应和基因治疗等方面的研究提供有价值的支持.     

磷脂跨膜交换机制的研究

膜间磷脂交换是一项重要的生理活动, 其对药物运输及膜功能研究有重要意义. 本文用石英晶体微天平及耗散系数测试仪研究囊泡与囊泡、囊泡与支撑膜间磷脂交换行为, 荧光光谱仪用来测量膜表面电性与膜组分对磷脂交换的影响. 实验结果表明: 磷脂跨膜交换速率与交换时间成反比, 膜表面异电性磷脂的增加会加速膜内相互作用和磷脂跨膜交换速率, 以及改变膜表面组分会对囊泡与支撑膜间的磷脂交换产生影响. 本文研究有助于加深理解磷脂跨膜交换机制, 并对药学研究提供参考.     

磷脂跨膜交换机制的研究

膜间磷脂交换是一项重要的生理活动,其对药物运输及膜功能研究有重要意义.本文用石英晶体微天平及耗散系数测试仪研究囊泡与囊泡、囊泡与支撑膜间磷脂交换行为,荧光光谱仪用来测量膜表面电性与膜组分对磷脂交换的影响.实验结果表明:磷脂跨膜交换速率与交换时间成反比,膜表面异电性磷脂的增加会加速膜内相互作用和磷脂跨膜交换速率,以及改变膜表面组分会对囊泡与支撑膜间的磷脂交换产生影响.本文研究有助于加深理解磷脂跨膜交换机制,并对药学研究提供参考.     

磷脂在膜结构间的交换:温度和离子强度的影响

磷脂跨膜交换对生物膜功能与药学研究有重要意义.石英电子微天平及耗散系数测量仪被用于研究囊泡与支撑膜间磷脂的交换行为.研究表明:首先,在磷脂跨膜输运过程中,热力学环境和离子强度对支撑膜表面吸附囊泡的形变程度影响较小,囊泡与支撑膜的总接触面积直接取决于囊泡的吸附数量;其次,交换过程中膜结构间最大总接触面积随着温度的升高和离子强度的降低而增大,温度和离子引起的囊泡吸附速率和跨膜交换速率的变化在其中发挥着关键调节作用.本研究有助于加深对磷脂在生理条件下跨膜输运过程的理解,并为基于脂质体的药物载运体系研究提供参考.     

磷脂囊泡在胺端基和羧端基修饰金表面的沉积

磷脂囊泡与阴, 阳离子性表面作用的深入理解对磷脂的生物纳米科技应用具有重要意义. 通过石英电子微天平及耗散系数测量仪, 研究了不同离子性磷脂囊泡在胺端基和羧端基修饰Au衬底的沉积行为. 实验观察到四条囊泡沉积路径: (ⅰ)吸附至临界值后破裂成膜; (ⅱ)吸附即破裂成膜; (ⅲ)吸附不破裂; (ⅳ)不吸附. 沉积路径由囊泡与衬底的双电层相互作用决定, 离子可发挥调节作用.     

磷脂囊泡在胺端基和羧端基修饰金表面的沉积

磷脂囊泡与阴,阳离子性表面作用的深入理解对磷脂的生物纳米科技应用具有重要意义.通过石英电子微天平及耗散系数测量仪,研究了不同离子性磷脂囊泡在胺端基和羧端基修饰Au衬底的沉积行为.实验观察到四条囊泡沉积路径:(ⅰ)吸附至临界值后破裂成膜;(ⅱ)吸附即破裂成膜;(ⅲ)吸附不破裂;(ⅳ)不吸附.沉积路径由囊泡与衬底的双电层相互作用决定,离子可发挥调节作用.     

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．     

组分混合磷脂球胶束化动力学

两亲性磷脂分子能够形成各种不同形态的胶束,其结构形成不仅依赖于磷脂分子结构和组成,还依赖于两亲性分子的自组装路径. 本工作采用粗粒化分子动力学方法模拟研究了二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)与十六烷基磷酸胆碱(HPC)混合磷脂球胶束化行为. 通过调节DPPC/HPC的组分比例和磷脂球尺寸,观察到多种不同胶束结构形成,例如：球形和非球形(扁平或长椭球)囊泡、盘形胶束、单环或双环胶束和蠕虫状胶束. 研究发现,由于原位胶束化作用,采用磷脂球作为初始态有利于形成囊泡和环形拓扑结构胶束. 模拟结果表明,结合初始态结构设定同时调节磷脂分子组成是一种有效调控磷脂胶束结构的方法.     

电制备巨囊泡的方法和机理探索

利用倒置显微镜研究电制备巨囊泡,并分析其形成和成长的动力学机理.由于磷脂头部的电特性,电场对水化的磷脂双层的静电力促使磷脂膜内双层之间分离.在动力学的作用下,双层两叶的不对称受力引发其弯曲、出芽、膨胀、封闭以及相互融合.结果表明,电场参数、干磷脂膜的均匀性、缓冲液以及温度等因素影响巨囊泡的粒径、形状和稳定性.     

多组分磷脂巨囊泡的相结构和胆固醇对微畴成长的影响

摘要：巨囊泡作为细胞的简化模型,其分相与出芽机理及动力学规律已引起许多领域科学家的关注。在富含胆固醇的典型生物膜体系如二棕榈酰磷脂酰胆碱DPPC(2-dihexadecanoyl-rac-glycero-3phosphocholine)/二油酰磷脂酰胆碱DOPC(dioleoyl-phosphatidylcholine)/胆固醇(Chol)的三组分形成的巨囊泡作为模型,从高温退火至低温会发生相分离,形成微畴。实验中借助荧光显微镜观察生物膜体系侧向分离的相结构图。实验发现,体系各组分的不同会影响磷脂膜的相结构和膜内微畴的成长,固定 DOPC/DPPC为1:1的前提下,微畴尺寸随着胆固醇参入量的增加而变大。最后运用理论进一步分析了微畴的成长机理。     

电制备巨囊泡的方法和机理探索

利用倒置显微镜研究电制备巨囊泡, 并分析其形成和成长的动力学机理. 由于磷脂头部的电特性, 电场对水化的磷脂双层的静电力促使磷脂膜内双层之间分离. 在动力学的作用下, 双层两叶的不对称受力引发其弯曲、出芽、膨胀、封闭以及相互融合. 结果表明, 电场参数、干磷脂膜的均匀性、缓冲液以及温度等因素影响巨囊泡的粒径、形状和稳定性.     

多组分磷脂巨囊泡的相结构和胆固醇对微畴成长的影响

巨囊泡作为细胞的简化模型,其相分离与出芽动力学规律已引起许多领域科学家的关注.本实验采用DPPC/DOPC/Chol的三组分形成的巨囊泡作为模型,借助荧光显微镜观察该三组分体系侧向分离的相结构图,并对微畴的成长过程作了系统的观察研究和理论分析.实验发现:从高温的均相区域淬灭到低温的分相区域,膜表面发生侧向分离形成微畴.体系内胆固醇的掺入量的多少会影响磷脂膜的相结构和膜内微畴的成长,固定DOPC/DPPC为1:1的前提下,微畴尺寸随着胆固醇掺入量的增加而变大.     

磷脂酰乙醇胺单分子膜的相变因素分析及原子力显微镜观测

通过π-A曲线(π:膜对浮片所施之力,A:单分子所占的面积)研究浓度、pH值、温度以及蔗糖对磷脂酰乙醇胺相变的影响.实验表明:(1)当浓度较高时,磷脂酰乙醇胺的π-A曲线随着浓度的增加重合性较好,平均分子面积和表面膜压有较好的对应.当浓度较低时,π-A曲线重合性较差,在低密度情况下,磷脂酰乙醇胺分子的排列不紧密,致使分子的随机运动对膜压的影响较大;(2)亚相处于较强的酸性或者碱性状态下均会使磷脂酰乙醇胺分子的相变变慢,pH值过高或过低都会对膜有较大的破坏作用;(3)当温度逐渐增大,而保持平均分子面积不变时,随着温度的增加,t-pa曲线(温度-膜压)逐渐由一条直线变成抛物线,这说明随着温度的增加磷脂酰乙醇胺凝聚膜会向液态扩张膜转变,即随着温度的增加相变延迟;(4)蔗糖对磷脂酰乙醇胺单分子膜有较强的稳定作用,且这种作用在生理条件下最为明显.用原子力显微镜直接观测了不同压力下转移至云母表面分子层的形貌特征,进一步解释了磷脂酰乙醇胺单分子膜相变的微观分子机制.     

表面活性剂单体引起的细胞膜失稳

表面活性剂常用于细胞裂解、脂质体外排与膜组分搜集等.但在临界成胶束浓度以下,它如何以单体状态与生物膜作用的机制与调控仍存在很多疑问.本文研究了表面活性剂带电性对膜失稳的影响.石英电子微天平检测发现非离子型Triton X-100产生了最显著的磷脂膜结构三维再组装.荧光显微观测表明膜表面生成了非稳的出芽微泡,在机械扰动下可发生解离.该表面活性剂溶液环境中的体外细胞也出现了活力丧失.但是,离子型CTAB与SDS却无法触发相似的膜失稳与细胞失活效应.分析认为,由于不存在后两者体系中的单体间静电排斥, Triton X-100更易高效地插入生物膜,从而诱导膜结构再组装.研究深化了表面活性剂与生物膜作用机制的理解,对表面活性剂在生物医药、膜组分萃取等领域的深化应用提供了指导与帮助.     

荧光法研究几种分子在海藻酸钙空心胶囊中的缓释性能

实验中选取了带有正电罗丹明6G分子、带有负电荷荧光素分子、中性的尼罗红分子和生物分子R-藻红蛋白为模型分子.将这几种分子分别包封于海藻酸钙窄心胶囊中.实验表明囊芯分子的电性对其在海藻酸钙空心胶囊中缓释性能有影响,带有正电荷罗丹明6G分子的扩散过程中,多孔聚合物骨架扩散是主要过程.中性分子则表现出来一个膜相溶出和多孔聚合物骨架扩散共同控制的过程.带有负电荷荧光素分子,由于静电排斥作用,加剧囊芯分子的运动.从而使得荧光素分子可以直接从膜相溶出.此外.南于胶囊囊壁上带有负电,不论是带有正电荷还足带有负电荷的分子都会延长其达到扩散平衡的时间.而电中性分子由于没有库仑相互作用的影响更容易达到平衡.囊芯和囊辟相互作用强的其扩散系数小,反之其扩散系数大.R-藻红蛋白的扩散完全是一个多孔聚合物骨架扩散控制的过程.由于分子的体积比较大,因此扩散的平衡时间也比较长.     

药物小分子穿越磷脂双层膜输运过程中的时滞效应

本文基于扩散动力学,建立了一种新的药物小分子穿越磷脂双层膜输运的理论模型,研究药物小分子穿越磷脂双层膜输运的动态过程,考察药物小分子跨膜输运过程中的时间延迟(时滞)效应。研究发现,药物小分子在数分钟内穿越磷脂双层膜各区域进入细胞,由于时滞效应,穿膜过程呈现了周期性演化特性。当药物小分子数量增加到一定程度,磷脂分子层会出现微小孔,让积累的药物小分子快速通过。通过分析模型中各参数的敏感性,我们还发现,药物小分子在磷脂双层膜内不同区域的扩散特性,以及输运过程的时滞性,都会对药物小分子穿越磷脂双层膜的动力学有较大程度的影响。理论结果符合模拟、实验观测,进一步深刻揭示了药物小分子穿越磷脂双层膜的穿膜特性,可为设计确切的疗法药物提供必要的参考和新方案。     

包膜颗粒的表面磷脂重排对细胞内吞的影响

在纳米颗粒表面包裹生物膜可以增强体系的生物相容性、靶向性、内含物释放的可控性,但包膜颗粒与细胞膜作用的机制仍不清楚.在本研究中,我们考察了不同侧向流动性的负电性磷脂膜包裹的多孔硅纳米颗粒的体外细胞内吞行为.发现,高流动的液态磷脂包被产生了较高的内吞效率,并且它的内吞方式也与低流动的凝胶态磷脂包被情况存在差异.Derjaguin-Landau-Verway-Overbeek理论分析表明,前者的磷脂空间重排能够促进生物膜与细胞膜的融合与粒子内吞,而后者在膜融合过程中存在高能量势垒,因此只能以胞饮的方式被动地进入细胞.我们的研究深化了包膜粒子内吞过程的认识,为后续设计复杂的纳米载药体提供了新的思路和参考.     

荧光显微镜研究极端pH值诱导磷脂支撑膜的侧向再组织

利用荧光显微镜研究了极端pH值诱导支撑磷脂双层膜的侧向再组织.结果表明,在强酸/强碱性溶液中,流动性较好的二油酰磷脂酰胆碱支撑膜出现破裂、分离、出芽或生出微管等与细胞内吞和外排相似的现象.基于极性分子与H+/H3O+或OH-的相互作用,以电中性的磷脂首基为核吸附溶液中的H+/H3O+或OH-.当磷脂膜上下叶吸附的电荷量不同时,引起两叶有效面积差,即磷脂膜曲率不对称,从而诱发磷脂膜出现各种结构和动力学的响应.本研究有助于理解极端环境对生物膜的影响,为研究生物膜的形变过程提供了参考.