纳米颗粒及聚合物对DPPC/DPPG单分子膜界面行为的影响

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近年来空气污染越来越严重,在众多的空气污染物中PM2.5是人们最关注的一种。PM2.5颗粒污染的危害广为人知,但是颗粒物吸入肺部以后是如何对人体造成危害的,造成了怎样的危害以及这种危害的机制并没有深入地研究。一方面空气中纳米颗粒危害健康,另一方面一些生物相容性纳米材料作为药物载体造福人类,为了更好的了解纳米材料对人体呼吸系统的影响,本文主要采用Langmuir膜技术研究了纳米颗粒及高分子聚合物对磷脂单分子膜界面行为的影响,主要内容如下:  (1)环境变化对DPPC/DPPG单分子膜界面行为的影响  我们通过表面压-平均分子面积(π-A)等温线研究了温度、pH、无机盐离子对单分子膜的影响,初步了解单分子膜性质,为后续实验设计、结果分析提供依据。研究表明,磷脂单分子膜相转变行为对温度比较敏感,温度越高单分子膜LE-LC相变温度越高,高温阻碍了磷脂LC相的形成。pH改变会使磷脂质子化、去质子化,影响分子间静电相互作用,造成单分子膜“凝缩”或“扩张”;无机盐阳离子主要通过静电吸引结合到磷脂头基,增加分子截面积,导致单分子膜“扩张”。不同摩尔比的DPPC/DPPG混合单分子膜π-A等温线扩张或凝缩是尾链疏水相互吸引作用与头基静电排斥竞争的结果。  (2)二氧化硅纳米颗粒对DPPC/DPPG单分子膜界面行为的影响  二氧化硅纳米颗粒是环境分布和工业应用最为广泛的纳米材料之一。我们研究了二氧化硅粒径、浓度、表面电荷三种因素对DPPC/DPPG单分子膜π-A等温线的影响,结果显示纳米颗粒加入会引起单分子膜“扩张”,这种影响没有明显的浓度依赖性,但是具有一定的尺寸依赖性,粒径越大对单分子膜性质影响越大;表面电荷显著地影响单分子膜性质,正电荷纳米颗粒与磷脂静电吸引更加强烈,所以对单分子膜影响更大,造成单分子膜扩张,崩溃压大幅降低。纳米颗粒可降低单分子膜的相容性和热力学稳定性。  (3)甲壳素纳米颗粒对DPPC/DPPG单分子膜界面行为的影响  甲壳素是含量仅次于纤维素的第二大天然高分子化合物,是自然界广泛分布的一种天然多糖。我们研究了甲壳素纳米颗粒对DPPC/DPPG单分子膜界面行为的影响,结果表明,DPPC/DPPG单分子膜的表面行为主要受甲壳素纳米粒子与磷脂头基之间的静电相互作用影响。当表面压力较低时,静电吸引作用促使带正电荷的甲壳素纳米粒子插入到带负电荷的DPPC/DPPG单层膜中,从而有利于界面磷脂分子的富集,相应地,平均分子面积和表面压力明显增大,阻碍了磷脂LC相的形成;当表面压力较高时,甲壳素纳米粒子与部分磷脂分子一起从表面逃逸到亚相,从而降低了单分子膜表面压和有序度。此外,甲壳素纳米粒子的引入也会导致磷酸基团的脱水。纳米颗粒的介入破坏了单分子膜相容性以及热力学稳定性。  (4)高分子聚合物对DPPC/DPPG单分子膜界面行为的影响  我们研究了生物相容性高分子聚合物PEG、PVP以及CTS对DPPC/DPPG单分子膜界面行为的影响。研究表明,PEG、PVP具有较好的表面活性,参与了界面膜的形成,减小了单分子膜内DPPC、DPPG分子烷基链疏水相互作用,使单分子膜热力学稳定性变差。带正电荷的高分子聚合物CTS具有一定的界面吸附性,并且在较高表面压时也可以在单分子膜内稳定存在。CTS在界面的吸附一方面影响界面膜内分子相容性,另一方面屏蔽磷脂头基负电荷,一定程度上提高了单分子膜稳定性。
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