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《扬州大学》 2007年
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谷氨酸基表面活性剂分子有序组合体与生物活性分子的相互作用

王永生  
【摘要】: 绿色表面活性剂是近年来表面活性剂工业的发展方向。它们具有较南的安全性,生物可降解性。在本文中我们合成了单链和双链的谷氨酸基表面活性剂,并对其相行为,以及与生物活性分子之间的相互作用进行了研究,有助于认识谷氨酸基表面活性剂的结构对其聚集形态以及生物活性分子构象的影响,从而推动谷氨酸基表面活性剂在实际中的应用,研究内容包括以下六部分: 1.十二烷基谷氨酸铵盐(GDA)/n-C_5H_(11)OH/H_2O聚集性质研究 本章中我们合成了一种具有生物降解和生物适应性的新型表面活性剂—n-十二烷基谷氨酸铵盐,并通过小角X衍射,ESR,粘度,冷冻蚀刻等方法测定了GDA/n-C_5H_(11)OH/H_2O体系的相行为和结构特性。在GDA/n-C_5H_(11)OH/H_2O三组分体系相图中存在三个各相同性区—水包油(O/W),双连续(bicontinuous),油包水(W/O)和两个各相异性区—六角状液晶(HEX)和层状液晶(LLC)区域。此外,紫外光照会导致层状液晶的两亲双层的距离(d)和六角状液晶柱状聚集体的半径(r)变小,但是对水包油(O/W)和油包水(W/O)微乳液几乎没有影响。 2.十二烷基谷氨酸铵盐(GDA)与血红蛋白的相互作用 通过紫外可见光谱,荧光光谱,同步荧光光谱,圆二色谱,冷冻蚀刻透射电镜等方法探讨十二烷基谷氨酸铵盐(GDA)与血红蛋白(Hb)的相互作用。研究结果表明表面活性剂GDA单体与血红蛋白发生作用,使得血红蛋白向高铁血色原转变,GDA胶束可以诱导血红素(heme)单体脱离血红蛋白的疏水腔。从电镜照片可以看出GDA的加入不但能使血红蛋白发生聚集,而且可以使血红蛋白本身的结构变得松散。当体系中存在大量的H~+时,能阻止heme单体从血红蛋白疏水空腔的脱离,但是加入不同电荷的阳离子时,并无此效果。 3.十二烷基谷氨酸铵盐(GDA)与牛血清蛋白的相互作用 以表面张力法、微量热法和荧光探针法研究了牛血清蛋白(BSA)对GDA胶束的临界胶束浓度cmc,GDA胶束聚集数的影响,并进一步用圆二色谱研究了BSA在GDA/H_2O体系和GDA/n-C_5H_(11)OH混合胶束体系中构象的变化,并用负染电镜等方法对研究结果进行佐证。结果表明:在GDA/H_2O体系中,BSA的存在使体系的表面张力、GDA的临界胶束浓度(cmc)增加,GDA的胶束聚集数下降。随着GDA浓度增加,GDA的疏水链与蛋白的疏水基团相互作用对BSA的二级结构有一定的影响,其α螺旋含量逐渐降低。 4.血红蛋白与GDA/n-C_5H_(11)OH/Water自组装聚集体的相互作用 本章中我们通过紫外光谱,小角X衍射,ESR,粘度,冷冻蚀刻等方法研究了GDA/n-C_5H_(11)OH/H_2O自组装聚集体与血红蛋白相互作用。实验结果发现,随着血红蛋白的加入,在更低的正戊醇浓度下就可以形成水包油结构,油包水结构更容易在低水含量下形成,血红蛋白的存在会减小六角状液晶区域的面积,而对层状液晶区域几乎没影响。此外,血红蛋白和GDA/n-C_5H_(11)OH/H_2O聚集体能相互影响它们的结构和性质,而且这种影响与血红蛋白的含量和GDA/n-C_5H_(11)OH/H_2O聚集体的组成有密切的关系。血红蛋白会使层状液晶的两亲双层之间的相互作用先降低再增加,而使六角状液晶柱状聚集体之间的相互作用不断的减小。以上结果将为血红蛋白与细胞膜相互作用提供一些重要的理论信息。 5.双子星型谷氨酸表面活性剂(L_2G_2C_n)聚集性质研究 本章中合成了一类双子星型的谷氨酸基表面活性剂,它们具有相同的亲水头基和相同长度的疏水链,而它们的连接基团长度不同。通过表面张力、荧光光谱等方法确定了它们的临界胶束浓度(cmc)和聚集数(N)。实验结果表明,双子星型谷氨酸表面活性剂的连接基团的长度对其在水溶液中的聚集行为有非常大的影响,随着连接基团碳原子数目的增加,其临界胶束浓度和临界表面张力增加,而其聚集数减小。而且发现双子星型谷氨酸表面活性剂具有很强的形成囊泡的能力。此外,还探讨了表面活性剂浓度、盐度、连接基团的长度对囊泡形成的影响。 6.双子星型谷氨酸表面活性剂(L_2G_2C_n)与血红蛋白的相互作用 本章采用等温滴定微量量热、圆二色谱、紫外、荧光等手段,围绕双子星型谷氨酸表面活性剂的结构与性质及其与血红蛋白的相互作用进行研究。研究结果发现,双子星型谷氨酸表面活性剂与血红蛋白(Hb)之间具有比较强的相互作用,同时能使双子星型谷氨酸表面活性剂的临界胶束浓度增大。圆二色谱的变化说明加入少量双子星型谷氨酸表面活性剂能使血红蛋白的二级结构更加稳定。而继续增加表面活性剂的浓度会导致血红蛋白的展开变性,α螺旋含量降低。此外,双子星型谷氨酸表面活性剂的连接基团越长,会稍微减轻对血红蛋白的变性。
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O647.2

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