電化學(xué)法研究硫酸多粘菌素B與磷脂的相互作用.pdf

1、生物膜結(jié)構(gòu)是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基本形式，生物膜參與生物學(xué)中許多重要的過程。當(dāng)藥物進(jìn)入人體內(nèi)，生物膜是藥物進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的一道屏障，因此研究藥物和生物膜的相互作用有利于了解藥物在體內(nèi)的吸收、分布以及生物利用度等情況。由于生物膜結(jié)構(gòu)、組成以及膜內(nèi)外的環(huán)境都非常復(fù)雜，目前的許多研究還不能在膜原位進(jìn)行，為了便于對(duì)生物膜的各種物理化學(xué)特性進(jìn)行深入研究，實(shí)驗(yàn)室往往制備由一種或幾種脂質(zhì)組成的各種模擬生物膜結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行各項(xiàng)研究。
　　 本文采用電化學(xué)循環(huán)

2、伏安法、電化學(xué)交流阻抗譜以及Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)等方法對(duì)金電極支撐的幾種混合雙層膜及L-B單分子膜體系進(jìn)行了研究，并以此來考察和探究不同的脂質(zhì)成分對(duì)藥物和生物膜相互作用的影響，這對(duì)于了解藥物的作用靶點(diǎn)及新藥的設(shè)計(jì)、優(yōu)化等均具有重要的意義。多粘菌素B是一種常見的由多粘芽胞桿菌產(chǎn)生的一組抗革蘭氏陰性桿菌的多肽類抗生素。多粘菌素B主要作用于細(xì)胞膜，所以在多粘菌素B發(fā)揮藥效時(shí)對(duì)正常細(xì)胞的細(xì)胞膜也可能產(chǎn)生影響。文獻(xiàn)對(duì)其與

3、革蘭氏陰性桿菌外膜的脂多糖的相互作用報(bào)道居多，而對(duì)其與細(xì)胞膜作用的研究并不常見。因此本文將以其為藥物模型來研究藥物與模擬生物膜的相互作用及其可能對(duì)人體產(chǎn)生的副作用。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ⑴利用自組裝技術(shù)在金電極表而制備了金支撐的混合雙層膜(HDM-DMPC)，并采用循環(huán)伏安法(CV)以及電化學(xué)交流阻抗譜(EIS)技術(shù)對(duì)硫酸多粘菌素B與磷脂酰膽堿的相互作用進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，硫酸多粘菌素B能夠破壞磷脂分子的有序排列，誘發(fā)混合

4、雙層膜產(chǎn)生孔洞或缺陷，導(dǎo)致混合雙層膜的膜電阻降低，從而增加了探針分子Fe(CN)63-/4-與電極間的電子傳遞。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種相互作用的強(qiáng)度受到硫酸多粘菌素B溶液的濃度、pH值及其相互作用的時(shí)間和膽固醇的影響。通過自修復(fù)實(shí)驗(yàn)的考察，我們發(fā)現(xiàn)，被硫酸多粘菌素B破壞的雙層膜在一定程度內(nèi)膜上的磷脂分子可以在KCl支持液中重新自組裝，且這種自我修復(fù)的程度與修復(fù)時(shí)間和與之相互作用的硫酸多粘菌素B的濃度有關(guān)。
　　 ⑵利用自組裝技術(shù)在金電極表

5、面制備了金支撐的脂質(zhì)雙層膜(DPPTE～DMPS)為生物膜模型，采用循環(huán)伏安法(CV)和電化學(xué)交流阻抗譜(EIS)技術(shù)研究了硫酸多粘菌素B與脂質(zhì)雙層膜(DPPTE～DMPS)的相互作用，并利用Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)研究了硫酸多粘菌素B對(duì)DMPS單層膜的破壞。結(jié)果表明，硫酸多粘菌素B能夠破壞磷脂分子的有序排列，誘發(fā)脂質(zhì)雙層膜產(chǎn)生孔洞或缺陷，導(dǎo)致脂質(zhì)雙層膜的膜電阻降低，從而增加了探針分子Fe(CN)63-/4-與電極

6、間的電子傳遞。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種相互作用的強(qiáng)度受到硫酸多粘菌素B溶液的濃度、作用的時(shí)間以及膜中膽固醇含量的影響。通過自修復(fù)實(shí)驗(yàn)的考察，我們發(fā)現(xiàn)，被硫酸多粘菌素B破壞的雙層膜電極在一定程度內(nèi)膜的磷脂分子在室溫條件下可以重新自組裝，且這種自我修復(fù)的程度與修復(fù)時(shí)間和與之相互作用的硫酸多粘菌素B的濃度有關(guān)。LB實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硫酸多粘菌素B的親脂鏈可以嵌入到DMPS磷脂膜烴基鏈所形成的疏水區(qū)域中，且正電性的硫酸多粘菌素B可與負(fù)電性的磷脂酰絲氨酸南靜電作

7、用而結(jié)合在磷脂膜上，從而誘導(dǎo)DMPS膜中分子排列的變化并引起分子膜壓的升高。
　　 ⑶利用自組裝技術(shù)在金電極上制備了金支撐的不同的脂質(zhì)雙層膜為生物膜模型，采用循環(huán)伏安法研究了不同的脂質(zhì)成分對(duì)硫酸多粘菌素B和生物膜相互作用的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①實(shí)驗(yàn)所用到的磷脂均可與硫酸多粘菌素B發(fā)生相互作用，使磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)遭到破壞，并產(chǎn)生孔洞，且所有磷脂與硫酸多粘菌素B的相互作用強(qiáng)度均隨硫酸多粘菌素B溶液濃度的增大而增強(qiáng)；②磷脂頭基對(duì)硫酸多

8、粘菌素B與脂質(zhì)雙層膜相互作用影響的研究表明：在弱酸性條件下當(dāng)硫酸多粘菌素B的濃度低于2*10-3mol/L時(shí)，其對(duì)DPPTE～DMPE、DPPTE～DMPS及DPPTE～DMPC三種脂質(zhì)雙層膜的破壞程度依次增大；③磷脂酰烴鏈長(zhǎng)度對(duì)硫酸多粘菌素B與脂質(zhì)雙層膜相互作用影響的研究表明：當(dāng)磷脂頭基及其烴鏈結(jié)構(gòu)相同時(shí)，含有較短烴鏈的磷脂更易于與硫酸多粘菌素B發(fā)生相互作用；④磷脂酰烴鏈不飽和性對(duì)硫酸多粘菌素B與脂質(zhì)雙層膜相互作用影響的研究表明：當(dāng)磷