荧光显微镜研究极端ph值诱导磷脂支撑膜的侧向再组织 - 物理学报.pdf

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 6 (2014) 068702 荧光显微镜研究极端pH值诱导磷脂支撑 膜的侧向再组织 盛洁 张国梁 李玉强 朱涛 蒋中英 1)(南京大学物理学院, 南京 210093) 2)(伊犁师范学院电子与信息工程学院, 伊宁 835000) 3)(伊犁师范学院物理科学与技术学院, 伊宁 835000) ( 2013 年10 月23 日收到; 2013 年12 月9 日收到修改稿) 利用荧光显微镜研究了极端pH 值诱导支撑磷脂双层膜的侧向再组织. 结果表明, 在强酸/强碱性溶液中, 流动性较好的二油酰磷脂酰胆碱支撑膜出现破裂、分离、出芽或生出微管等与细胞内吞和外排相似的现象. 基 于极性分子与H/H O 或OH 的相互作用, 以电中性的磷脂首基为核吸附溶液中的H/H O 或OH. 当磷脂膜上下叶吸附的电荷量不同时, 引起两叶有效面积差, 即磷脂膜曲率不对称, 从而诱发磷脂膜出现各种 结构和动力学的响应. 本研究有助于理解极端环境对生物膜的影响, 为研究生物膜的形变过程提供了参考. 关键词: 支撑磷脂双层膜, pH 值, 膜曲率, 侧向再组织 PACS: 87.16.D–, 87.16.Dj, 87.16.Dr DOI: 10.7498/aps.63.068702 (从7.0 到5.0), 可使含少量聚苯乙烯或聚酰胺的混 1 引 言 合磷脂巨囊泡表面形成花瓣状微畴. 这些研究为更 深入地理解生物膜和囊泡丰富的形变提供了支持. 在机体体液中, 生物膜作为分隔细胞和细胞器 但关于溶液的极端pH 值诱导单组分磷脂膜形变的 的结构基础, 参与了能量转化和细胞内通信等生 10 研究却鲜有报道. 2011 年, Goertz 等 通过荧光 命过程. 体液中离子种类和浓度以及pH 值等因素 显微镜和原子力显微镜成功捕获到油酰磷脂酰胆 可能诱发生物膜出现相分离、出芽或分裂等生命现 象12 . 此外, 药物加载和缓释以及生物传感器的 碱支撑双层膜在极端pH 值(pH 2 的HCl 溶液或 3 pH 12 的NaOH 溶液) 条件下磷脂膜从二维到三 结构和功能都受到溶液环境的影响 . 因此, 研究 诱发生物膜侧向再组织的机理有助于理解一些生 维结构的侧向再组织过程. 这为有关极端pH 环境 4 下单组分磷脂膜形变的研究提供了参考, 但对其动 命过程和利于仿生器件的研发 . 近几年, 基于囊泡和支撑膜模型, 从理论、模 力学机理的认识还有待深入了解. 拟和实验上研究磷脂膜的形变已经成为一个热门 本研究利用荧光显微镜观察二油酰磷脂酰胆 56 7 碱 (dioleoyl-phosphatidylcholine, DOPC) 支撑磷 课题 . 其