基于乳清酸的Bola型表面活性剂自组装囊泡可控转变研究

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Bola型表面活性剂自组装囊泡在气液界面和水中具有许多独特的性能,通过改变外部环境因素可以调控囊泡与胶束之间的可逆转变。此外,bola型分子的白组装特性又会影响食品中蛋白质的聚集行为,从而影响食品体系的微结构。目前关于bola型表面活性剂白组装囊泡可控转变的研究鲜有报道,因而探讨这种基于乳清酸的新型绿色bola型表面活性剂白组装囊泡的可控转变对药物输送、生物膜模拟、食品微结构控制等领域研究具有重要的意义。本课题以实验室白合成的单链bola型表面活性剂—1,12-二乳清酸基于二烷基二胺盐(1,12-diaminododecane diorotate,简称DDO)为研究对象,这种新型表面活性剂在水溶液中可以自发地形成囊泡。利用等温滴定量热(ITC)技术、动态光散射(DLS)技术、透射电镜(TEM)技术以及荧光光谱技术等系统的考察经典表面活性剂和温度对DDO囊泡结构转变过程的调控以及bola型分子自组装特性对酪蛋白酸钠聚集行为的影响。通过追踪DDO囊泡白组装和解组装过程中的热量变化机制,成功地从分子层面获取了囊泡结构转变过程的信息,从而实现了DDO囊泡的可控转变。(1)表面活性剂诱导DDO囊泡向胶束转变的研究本文选取了三种经典表面活性剂CTAB、SDS及TX100,分别考察它们对DDO囊泡的诱导转变。结果表明三种表而活性剂均能促使DDO囊泡向胶束的转变。阳离子表面活性剂CTAB与阴离子表面活性剂SDS能够通过疏水作用与静电斥力诱导DDO囊泡向胶束的转变,且它们滴定DDO囊泡的ITC曲线中蕴含着囊泡解组装的动态过程。借助DLS与TEM技术的表征,证明了ITC曲线上的能量转折点对应着DDO囊泡结构的转变;非离子表面活性剂TX100的极性头基能与DDO囊泡表面的识别基团通过氢键结合,从而改变DDO囊泡的表面张力并破坏其结构,使其溶解为胶束。(2)温度调控DDO囊泡与胶束可逆转变的研究利用ITC实验技术研究温度对CTAB与DDO囊泡相互作用的热力学过程影响,并结合DLS与TEM技术,我们捕捉到了囊泡经历解聚、囊泡增大、囊泡解组装成胶束,以及胶束重新形成囊泡的动态过程。ITC热谱曲线的某些转折点总能与溶液中分子白组装有序结构的改变相对应,结果发现这种bola型分子形成的囊泡在阳离子表而活性剂CTAB(?)的介入及热诱导下,有序聚集结构之间的相互转变具有可控性;阴离子表而活性剂SDS的介入及温度的诱导也实现了DDO囊泡与胶束可逆转变的调控;但是,非离子表面活性剂TX100在升温下无法实现囊泡与胶束的可逆转变。此外,我们选取芘作为荧光探针分子,将其包埋至DDO囊泡中,实验结果表明通过调控DDO囊泡与胶束的可逆转变可以实现芘荧光分子的包埋和释放。(3)DDO自组装特征对酪蛋白酸(?)(?)(sodium caseinate,简称SC)聚集行为的影响利用动态光散射法和芘荧光探针法研究DDO自组装特性对SC聚集行为的影响。实验结果表明当DDO浓度较低时,静电斥力为DDO与SC之间的主要作用力,DDO的加入会破坏SC聚集体,引起体系平均粒径下降;当DDO浓度增大时,疏水作用力成为主要作用力,引起了SC的聚集,混合体系的平均粒径也增大。温度能够影响DDO自组装行为,因而温度也是调控DDO与SC相互作用的重要因素。升温使混合体系中芘的I1/I3值下降,体系的疏水环境增加,SC由于疏水作用聚集,混合体系的平均粒径也逐渐增大,溶液的颜色也由无色透明变为淡蓝色透明直至乳白色。同时,温度对混合体系聚集行为的影响是可逆的。本文通过对分子自组装过程的能量效应解析,成功实现了DDO囊泡在经典表面活性剂介入和温度诱导下囊泡与胶束可逆转变的调控,并且探讨了bola型分子自组装特性对酪蛋白酸钠聚集行为的影响,为今后探究更多新型绿色bola型表面活性剂自组装过程的调控提供了参考,也为bola型表面活性剂在药物输送、食品微结构控制、生物膜模拟等研究应用提供了理论依据。
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