羧基化合物及其鹽在非離子表面活性劑及卵磷脂水溶液中的聚集行為研究.pdf

1、表面活性劑分子由親水頭基和疏水尾鏈組成。在水溶液中，它們在空氣/水界面上的吸附達(dá)到飽和后，會在溶液中形成各種有序聚集體，如球狀膠束、棒狀膠束、蠕蟲狀膠束、囊泡、液晶等。這些聚集體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定了表面活性劑的諸多應(yīng)用，如作為藥物載體、細(xì)胞膜模型、微反應(yīng)器等。當(dāng)表面活性劑與其它物質(zhì)作用時，其聚集行為更加豐富。但是研究者大多關(guān)注于形成聚集體的種類，而對表面活性劑分子或與之作用的有機(jī)分子中的特定結(jié)構(gòu)對聚集體形成的影響，研究還比較欠缺。

2、　　羧基化合物及其鹽是一類重要的化合物。本論文重點研究了四大類羧基化合物在非離子表面活性劑或卵磷脂水溶液中的聚集行為，考察了基于其分子結(jié)構(gòu)的聚集體形成的規(guī)律。
　　第一章主要介紹了表面活性劑的基本知識、表面活性劑聚集體形成的兩大理論及聚集體結(jié)構(gòu)的表征手段，羧基化合物及其鹽在溶液中的聚集行為及本論文的選題依據(jù)與研究內(nèi)容。
　　第二章研究了高價金屬離子為反離子的表面活性劑與非離子表面活性劑長鏈烷基二甲基氧化胺(CnDMAO)通過

3、配位作用誘導(dǎo)的表面活性劑復(fù)配體系的聚集行為。該類體系的聚集行為受金屬離子的配位作用和疏水鏈的疏水作用的協(xié)同影響。由高價金屬離子為反離子的陰離子表面活性劑和CnDMAO水溶液中的復(fù)配體系有以下幾個特點:一、對于相同的金屬離子為反離子的陰離子表面活性劑，CnDMAO的疏水碳鏈越長，體系越容易形成Lα相，且其碳鏈越長，Lα相區(qū)越大;二、相對于相同結(jié)構(gòu)的碳?xì)滏湥?dāng)疏水鏈為碳氟鏈時，體系更容易形成雙分子層結(jié)構(gòu)，而且碳氟鏈形成的Lα相的粘彈性比碳?xì)?/p>

4、鏈形成的Lα相的要高;三、對同分異構(gòu)的疏水鏈，支鏈化合物比直鏈化合物更容易形成雙分子層結(jié)構(gòu)，但是支鏈化合物形成的Lα相的粘彈性要低;四、金屬離子的配位能力越強(qiáng)，復(fù)配體系中Lα相越容易形成，并且配位能力強(qiáng)的金屬離子形成的Lα相的粘彈性更高。
　　第三章中我們發(fā)現(xiàn)生物多肽能使非生物兩親分子形成的雙分子層發(fā)生彎曲。不同脂類和蛋白質(zhì)組成的雙分子層膜結(jié)構(gòu)具有不同的物理性質(zhì)和不同的膜的變形性，從而導(dǎo)致具有不同的生物功能（膜的通透性、出芽或融合

5、等）?；谖覀兊膶嶒炘O(shè)計和雙分子層曲率的計算，并參考文獻(xiàn)討論，我們認(rèn)為多肽或蛋白質(zhì)使磷脂雙分子層發(fā)生彎曲的方式與多肽或蛋白質(zhì)使人工合成的兩親分子形成的雙分子層發(fā)生彎曲的方式是一致的。對于氧化型谷胱甘肽GSSG和十八烷基二甲基氧化胺C18DMAO在水溶液形成的雙分子層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，其能量范圍應(yīng)該在0-1kBT之間。多肽或蛋白質(zhì)導(dǎo)致雙分子層發(fā)生彎曲的因素分為三方面:一、多肽或蛋白質(zhì)分子瞄定到雙分子上;二、多肽或蛋白質(zhì)分子產(chǎn)生的“stericp

6、ressure”;三、兩親分子疏水鏈的密堆積，其類似于“l(fā)ipidrafts”。結(jié)合前人的研究結(jié)果和我們的實驗，我們認(rèn)為雙分子層自組裝的變化應(yīng)該基于特定結(jié)構(gòu)的多肽分子與特定結(jié)構(gòu)的兩親分子之間的相互作用。多肽分子和兩親分子相互作用的自組裝規(guī)律應(yīng)該被總結(jié)歸納，以便于加深對生命體中自組裝的理解，并可以將其應(yīng)用于我們的生活中。
　　第四章中研究了膽汁酸類分子的膽甾骨架上羥基手性的不同對聚集體形成的影響。膽汁酸分子上的羥基和羧基可以參與分子

7、間氫鍵的形成，而且羥基的位置和定向允許幾個羥基之間協(xié)同氫鍵的形成。氫鍵的方向性和飽和性限制了可能的相對定向，如果羥基手性不同時，會誘導(dǎo)不同聚集體的形成。對于鵝去氧膽酸CDC與四乙氧基十二烷基醚C12E4水溶液中的復(fù)配體系(CDC/C12E4/H2O)，當(dāng)CDC濃度較小時，隨著C12E4濃度的增大，溶液中的聚集體主要為囊泡;而當(dāng)C12E4濃度固定，隨著CDC濃度的增大，溶液中聚集體的結(jié)構(gòu)由囊泡向平面層狀相轉(zhuǎn)變;當(dāng)CDC濃度較高時，隨著C1

8、2E4濃度的增大，溶液中聚集體由平面層狀相向囊泡轉(zhuǎn)變。此體系中雙分子層結(jié)構(gòu)變化的原因:一、當(dāng)CDC相對于C12E4濃度較小時，CDC少量分子電離產(chǎn)生的氫離子與C12E4上的氧原子結(jié)合，相互之間的靜電作用使C12E4分子形成的雙層膜的波動性降低，從而易于形成囊泡結(jié)構(gòu);二、隨著CDC濃度的增大，其疏水膽甾骨架使得疏水鏈體積增大，從而使聚集結(jié)構(gòu)由囊泡向平面層狀相轉(zhuǎn)變。而對于熊去氧膽酸UDC與四乙氧基十二烷基醚C12E4水溶液中的復(fù)配體系(UD

9、C/C12E4/H2O)，其膽甾骨架結(jié)構(gòu)上中間位置的羥基處于疏水骨架面的另一側(cè)，導(dǎo)致其可以選擇不同的取向，當(dāng)UDC濃度較低時，C12E4濃度增大到一定程度時，溶液中會形成囊泡相，我們認(rèn)為此時UDC與CDC的作用一樣，都是與C12E4之間的靜電作用使得C12E4雙層膜的波動性減弱，從而形成囊泡相，隨著C12E4濃度的進(jìn)一步增大，UDC分子中極性基團(tuán)的不同取向?qū)е铝巳芤褐心遗莺推矫鎸訝钕嗟墓泊?。?dāng)C12E4濃度較高時，增大UDC的濃度，此時

10、聚集結(jié)構(gòu)由雙分子層結(jié)構(gòu)向片狀結(jié)構(gòu)形成的凝膠相過渡，而SEM和SAXS結(jié)果表明，此片狀結(jié)構(gòu)由層狀結(jié)構(gòu)單元組成，樣品的粘彈性說明層狀結(jié)構(gòu)單元互相連接，形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這應(yīng)該取決于膽甾骨架中間位置羥基的取向。通過兩個體系的對比研究，說明了分子中極性基團(tuán)手性的不同如何導(dǎo)致溶液中不同聚集體的形成。
　　第五章研究了熊果酸和齊墩果酸與大豆卵磷脂在水溶液中的聚集行為及聚集體溶液的給藥效果及相關(guān)性質(zhì)。二者復(fù)配體系均采用兩相區(qū)及囊泡相進(jìn)行了載藥研究

11、，聚集體溶液的給藥都體現(xiàn)出時間依賴性和濃度依賴性，但熊果酸體系的時間依賴性更強(qiáng)。二者兩相區(qū)上清液的給藥效果較差，這應(yīng)該與其增溶能力有關(guān)，而卵磷脂濃度達(dá)到300mmol·L-1時，載藥效果反而變差，應(yīng)該與其緩釋效果有關(guān)，卵磷脂濃度為250mmol·L-1時的載藥效果最好，此時同時兼顧了對藥物的增溶能力和緩釋效果，所以相對給藥效果較好。當(dāng)熊果酸或齊墩果酸濃度為1mmol·L-1時，其與卵磷脂復(fù)配體系的粘彈性有所增大，主要因為它們的結(jié)構(gòu)與膽固