高分子納米聚集體的形成和解離以及脂質分子襯底支持膜的自組裝行為.pdf

1、自然界有非常多的超分子體系及自組裝體系，“自組裝納米材料”如蛋白質的折疊和聚集，核酸的配對，生物膜的形成等，已成為國際科技發(fā)展的前沿領域，自組裝聚集體以豐富多彩的形式和特殊的性質得到了人們的廣泛關注。 本文在自組裝層面上對于高分子稀溶液中的納米自組裝聚集體的形成和解離以及由脂質分子自組裝成的超分子體系兩個典型的聚集行為進行探討研究。主要內容和結果如下： 本論文的第一部分主要介紹高分子聚丙烯酸鈉鹽PANa(polyacry

2、late sodium)稀溶液的自組裝行為。在研究PANa稀溶液自組裝行為時，采用了動態(tài)光散射測試、透射電子顯微鏡鏡、核磁共振氫譜、紅外光譜以及穩(wěn)態(tài)熒光光譜的方法對所形成的納米自組裝聚集體進行系統(tǒng)分析。結果表明1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide methiodide(ETC)和聚丙烯酸鈉鹽(PANa)在水溶液中通過絡合作用驅動發(fā)生自組裝，形成聚集體。ETC分子結構中一端含有一個N=

3、C=N功能團，而另一端存在銨鹽結構。ETC分子中的N=C=N結構和PANa上的羧酸負離子作用形成活潑的中間體O-酰基異脲使得ETC與PANa分子鏈連接起來。當部分PANa分子鏈和ETC分子作用之后，PANa分子就成為兩性離子的分子，也就是說，PANa分子上同時帶有羧酸負離子和銨正離子。這些PANa分子之間可以互相絡合起來，在ETC與PANa摩爾比比較低的情況下形成納米自組裝聚集體。而重要的是O-酰基異脲結構在水介質中容易水解，因此這種納

4、米自組裝聚集體在水環(huán)境中會發(fā)生自發(fā)水解。在這些新形成的納米自組裝聚集體中存在著疏水微區(qū)，而這些疏水微區(qū)的極性將由熒光探針用熒光光譜的方法測得。隨著水解的進行，疏水微區(qū)也逐漸消失。 一般來說大分子通過疏水作用，靜電作用或者是其他驅動力自組裝之后如果要發(fā)生團聚或者解離都是在一個很短的時間內。而我們的工作的獨特之處在于由于特定的化學反應機理，我們的納米聚集體的解離是非常緩慢的，在幾周內逐漸發(fā)生的。這可能在藥物的運輸和緩釋中有很好的應用

5、前景。 第二部分是關于磷脂分子自組裝形成的脂質雙分子層組成的襯底支持膜。我們的工作關注于二油酰磷脂酰膽堿(1，2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine，DOPC)/鞘磷脂(sphingomyelin，SM)組成的襯底支持膜的相分離行為，以及在相分離基礎上內在熒光標記的探針磷脂分子TR-DPPE(一端帶有德克薩斯紅熒光基團的DPPE磷脂)的分布走向。利用原子力顯微鏡在Z方向的高度靈敏性，通過DO

6、PC/SM分相之后相區(qū)組成分子的的不同高度來分辨不同的相區(qū)。同時在研究熒光標記的探針分子TR—DPPE分布時，引入了一種高效的探針分子的抗體，同樣是通過原子力顯微鏡Z方向的高度靈敏性探測由于探針自身引起的高度上的增加，從而識別探針分子在膜內部的位置。研究發(fā)現(xiàn)TR—DPPE在相區(qū)邊界上具有更高的濃度。另外對比DOPC與BSM膜和DOPC/ESM膜在原子力顯微鏡下相分離的不同情況，發(fā)現(xiàn)分子組成成分比較單一的ESM形成的脂筏光滑，高度分布窄，

7、而分子組成分布較廣的BSM，除了形成和ESM一樣的光滑脂筏，還存在高低不均勻的脂筏，并且這兩種脂筏是獨立存在的，相互之間并不發(fā)生融合。與此同時，我們利用原子力顯微鏡得到的結果進行分析，研究了探針分子TR-DPPE和抗體兩者在界面上的反應動力學，并且進行了擬合。雖然利用原子力顯微鏡對反應的動力學進行研究的工作并不是很多，但是這個嘗試可能在某些時候會有些啟發(fā)作用。 除此之外，研究了復雜的三組分DOPC/ESM/膽固醇三組分在脂質襯底