胶体与界面化学7.ppt

第七节 表面活性剂囊泡 囊泡是由表面活性剂形成的封闭型双层聚集体，由天然磷脂（卵磷脂、大豆磷脂、胆固醇）形成的称作脂质体，由合成表面活性剂形成的称作囊泡。这是一个最完善的生物膜模型。 表面活性剂的双层薄膜在水中膨胀会形成一种像洋葱一样的多层囊泡，对多层囊泡进行超声分散，则会形成均一的小个单层囊泡。 脂质体和囊泡 细胞膜示意图 表面活性剂囊泡示意图  多层囊泡的粒径为100—800nm，在相变温度以上时，对多层囊泡进行超声，则会形成单层囊泡．直径为30—100nm，囊泡的壁厚一般约为5nm，每个囊泡含有80000一160000个表面活性剂分子. 囊泡和脂质体中均有亲水区和憎水区，因此可以包载各种亲水和亲油的化合物，用途极为广泛。 二、.囊泡的制备与纯化 1965年,Bangham等人将干磷脂分散在水中，得到多室囊泡，这是人工制备囊泡开始的标志。 制备囊泡最重要的条件是分子具有两亲结构，如双链两亲分子、单链两亲分子、其他类型两亲分子及可聚合的两亲分子。 三种制备方法 1）注入法 将类脂物质及脂溶性物质(如药物)共溶于有机溶剂中(一般多采用乙醚)，然后将此溶液用注射器缓慢加入到高温(50一60℃)的缓冲溶液(或水溶性被包载物质)中，加完后，不断搅拌至乙醚除尽为止，即可得脂质体和囊泡。 2）薄壁法 将类脂物的有机溶剂注入旋转蒸发器的容器中，蒸发后在容器壁上形成一双分子膜，然后将欲包含的药物水溶液放入，超声可得。 3）表面活性剂混合制备囊泡 由于上述方法操作起来非常麻烦, 而且靠机械作用形成的囊泡都是亚稳态的, 机械力除去后, 囊泡膜的曲率会丧失,导致囊泡的形变, 限制了囊泡的广泛应用。 向表面活性剂溶液中加入另一种表面活性剂会自发形成囊泡。例如，正负离子表面活性剂混合制备囊泡，十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠混合，47℃时有囊泡出现；十一烯酸钠与十六烷基三甲基溴化铵混合，在两者比例为1：9时也可以制备囊泡。 正负离子表面活性剂形成囊泡过程 囊泡的纯化 这种制备方法的机理可以解释: 由于正负离子表面活性剂极性头间强烈的静电作用，形成离子对结构，每个极性头在表面吸附层中所占平均面积大幅度降低，有利于囊泡的形成。 此种方法制备的囊泡其大小、相变温度等性质都随正、负表面活性剂的比例变化而发生明显变化。 四、囊泡的性质 1.稳定性 囊泡是表面活性剂的有序组合体在水中的分散体系,其分散相的尺寸在胶体分散的范围，它只具有暂时的稳定性,有的可以稳定几周甚至几月. 形成囊泡的物质在水中的溶解度很小,转移的速度很慢.而且,相对于层状结构,囊泡结构具有熵增加的优势.已经发现,多室囊泡越大越稳定. 有时也采用可聚合的表面活性剂,在形成囊泡后进行聚合,以增强囊泡的稳定性. 2 包容性 囊泡能够包容多种溶质.它可以按照溶质的极性把它们包容在不同部位. (1) 较大的亲水溶质包容在它的中心部位.小的亲水溶质包容在它的中心部位及极性基层之间的区域,也就是它的各个“水室”之中； (2)疏水溶质则在各个两亲分子双层的碳氢链夹层之中； (3)本身就具有两亲性的分子,例如胆固醇之类的化合物,可参加到定向的双层中形成混合双层。 这种特殊的包容性使囊泡具有同时运载水溶性和水不溶性药物的能力。 3 相转变 (1)形成囊泡的两亲分子饱和碳链在温度较低时形成全反式构象.这种非常有序的状态被叫做凝胶态。 温度升高到一定值时,热运动使分子在保有反式构象的条件下,具有某些垂直运动的自由度。 (3)在温度更高时链节旋转更为自由,失去全反式结构变为流体,并伴随着较大的焓变。发生此过程的温度叫做相转变温度，是体系的特性。 处于凝胶态和液态的囊泡的性质不同.例如,被包容的物质进出囊泡的速度不同.在相转变温度以上,烷基处于似烃状态时溶质通过双层的速度明显高于在相转变温度以下的情况. 另外在制备囊泡时,采用薄壁法需要保持体系温度在相转变温度以下;而采用超声法时则应保持体系温度在相转变温度以上。一般说来,相转变温度随体系组成而异，增加碳氢链的长度会升高相转变温度.碳氢链不饱和化和支化则使之降低。 五、囊泡研究的应用 1.生物膜模拟 生物体最重要的特性都与生物膜有关，生物膜在诸如离子迁移，免疫识别等过程中起重要作用。生物膜由三部分组成，是由磷脂和蛋白质组成的混合双层。双层的外表面是糖朊层，具有细胞的表面识别功能。双层的内表面则带有由蛋白质分子交联而成的网. 它锚接在混合双层的蛋白质分子上，给膜以一定程度的