膜模拟体系的结构与振动光谱研究

生物膜的结构与功能是生命科学的重要课题，我们以单链表面活性剂和双链磷脂等双亲性分子为膜模拟体系主要进行了以下研究：1.制备了长链烷基胺的氢卤酸盐、硫酸盐、硫酸氢盐和磷酸二氢盐等四个系列的二十余种化合物，并在研究四卤合金属酸（II）双烷基铵体系的基础上首次制得了链长为n≥8的六卤合金属酸（IV）双烷基铵类系列化合物。用热重和差示扫描量热等热分析方法研究了其热稳定性和热致相变过程随烷基链链的变化规律，用X-射线四圆衍射分析方法确定了四个有代表性化合物的晶体结构。研究结果表明，这些化合物均具有类似于生物膜双分子层的二维片层结构和类似于生物膜脂质本体凝胶-液晶相变过程的固-固结构相变，可以作为生物膜的优良固态模拟体系。2.系统地研究了双亲性化合物分子体系的拉曼光谱，发现了一些新的对烷基链构象化灵敏的谱带。系统地研究了长链脂肪酸、烷基胺和烷基胺氢卤酸盐等化合物的拉曼低频纵向声子模式（LAM）振动随烷基链链长的变化关系，并首次将LAM用于长链化合物的相变研究。通过考察拉曼谱带频率和强度随温度的变化，详细地讨论了癸胺盐酸盐和月桂胺氢溴酸盐的固-固相变过程的分子机制。3.用红外光谱方法考察了一些长链化合物的固-固相变过程，首次用红外光谱因子群分裂谱带强度比变化的方法确定了长链合物的结构相变温度，从分子水平上解释了月桂胺盐酸盐的两种不同结构相变过程的机制，将相变过程中分子间和分子内相互作用的变化加以区别。系统考察了溴化十六烷基三甲铵和十二烷基磺酸钠等表面活性剂水溶液体系的红外光谱随温度的变化确定了体系的凝聚胶-腋晶相变温度，讨论了不同相态中水分子的结构和水的挥发对凝聚胶相状态的影响，并发现十二烷基磺酸钠水溶液存在着两种不同结构类型的凝聚胶相，将固态正烷烃的红外光谱研究结果推广应用到研究水溶液体系，提高了水溶液状态下表面活性剂分子烷基链构象确定的定量程度。4.用差示扫描量热、红外光谱和拉曼光谱等方法考察了固态磷脂的相变过程，讨论了磷脂固-固相变过程中酰链、甘油骨架以及头部基团等不同部位相应的构象变化，合理地解释了无水磷脂的不同热历程中热分析数据有差异的原因。十余种稀土离子与磷脂脂质体相互作用的研究结果表明，稀土离子的加入明显地升高了磷脂的凝胶-液晶相变温度，稀土离子与磷脂的极性头部产生了稳定的键合作用，从而影响了磷脂酰链的构象有序度，同时还发现稀土离子对不同曲率的磷脂泡囊的构象影响有所不同。我们还探讨了一些抗癌药物（如Ge-132,顺铂和氟脲嘧啶等）与磷脂的相互作用。5.通过L-B技术考察了不同挥发溶剂对磷脂单分子层成膜性的影响，讨论了磷脂与短杆菌肽和无活菌素等分子在单分子层中的相互作用。结果表明在表面压力较高时，短杆菌肽D与磷脂分子间的相互作用比无活菌素的更稳定，单分子层在固相区域，短杆菌肽D在摩尔分数较低时其螺旋链与磷脂酰链有接近一致的分子取向。棕榈胺LB膜热稳定性的变温红外光谱研究结果表明，棕榈胺LB膜在加热过程中发生了由有序到无序的渐变，但比固态棕榈胺熔点相应的熔程加大。利用L-B中化学反应的方法制备了常规提拉下难以得到的水溶性分子的L-B膜。