表面活性劑常用于細(xì)胞裂解、脂質(zhì)體外排與膜組分搜集等.但在臨界成膠束濃度以下,它如何以單體狀態(tài)與生物膜作用的機(jī)制與調(diào)控仍存在很多疑問.本文研究了表面活性劑帶電性對(duì)膜失穩(wěn)的影響.石英電子微天平檢測(cè)發(fā)現(xiàn)非離子型Triton X-100產(chǎn)生了最顯著的磷脂膜結(jié)構(gòu)三維再組裝.熒光顯微觀測(cè)表明膜表面生成了非穩(wěn)的出芽微泡,在機(jī)械擾動(dòng)下可發(fā)生解離.該表面活性劑溶液環(huán)境中的體外細(xì)胞也出現(xiàn)了活力喪失.但是,離子型CTAB與SDS卻無法觸發(fā)相似的膜失穩(wěn)與細(xì)胞失活效應(yīng).分析認(rèn)為,由于不存在后兩者體系中的單體間靜電排斥, Triton X-100更易高效地插入生物膜,從而誘導(dǎo)膜結(jié)構(gòu)再組裝.研究深化了表面活性劑與生物膜作用機(jī)制的理解,對(duì)表面活性劑在生物醫(yī)藥、膜組分萃取等領(lǐng)域的深化應(yīng)用提供了指導(dǎo)與幫助. 

【文章來源】：原子與分子物理學(xué)報(bào). 2020,37(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

SLBs與表面活性劑作用前后的熒光顯微表征. (A) 完整SLB, 及其與(B) CTAB、(C) SDS、(D) Triton X-100作用15 min后的熒光顯微圖. 示意圖中黃色、綠色、紫色、藍(lán)色分別表示DOPC、CTAB、SDS和Triton X-100. 比例尺長(zhǎng)度為10 μm.

隨后, 通過QCM-D表征了三種表面活性劑與DOPC磷脂膜的相互作用. DOPC是生物膜中常見的雙電性磷脂. 許多研究基于該磷脂, 考察了模型膜與雙親分子相互作用, 發(fā)現(xiàn)能雙親分子能引起DOPC膜的三維空間形態(tài)變化[11, 15]. 而QCM-D能夠敏感地捕捉此動(dòng)力學(xué)過程. Δf、ΔD分別反映著吸附層的質(zhì)量和粘彈性變化. 實(shí)驗(yàn)步驟如圖2A所示, 首先在二氧化硅襯底表面沉積囊泡以形成SLBs. 沉積平衡時(shí)的Δf ～ -25 Hz和ΔD < 10-6表明形成了完整的SLB結(jié)構(gòu). 之后泵入表面活性劑溶液(C = 100 μM).三種表面活性劑產(chǎn)生的膜響應(yīng)具有顯著區(qū)別. 對(duì)于Triton X-100, Δf大幅降低, 說明大量表面活性劑進(jìn)入吸附層; ΔD顯著增高, 說明表面活性劑引發(fā)磷脂膜明顯的形態(tài)變化. 同時(shí), 緩沖液漂洗后, Δf、ΔD可回落到初始值, 說明高耗散的結(jié)構(gòu)與吸附層并非緊密相連, 可被溶液環(huán)境中的機(jī)械擾動(dòng)分離開. 而對(duì)于CTAB與SDS, Δf、ΔD僅有小幅偏移, 表明僅有微量表面活性劑插入磷脂層, 造成了很低的膜耗散性提高. 在15 min的作用時(shí)間內(nèi), Triton X-100、CTAB、SDS引起的平均Δf偏移分別為-6.4、-1.2、-0.1 Hz, ΔD偏移分別為2.4、0.28、0.15 × 10-6. 因此, 非帶電性Trition-100能夠誘導(dǎo)最為顯著的膜變化.

最后, 考察了表面活性劑的模型膜響應(yīng)行為是否影響到了細(xì)胞的正常生理功能. 在Hela細(xì)胞的DMEM培養(yǎng)液中加入了10 - 180 μM表面活性劑, 基于MTT實(shí)驗(yàn)表征細(xì)胞的活力. 發(fā)現(xiàn)Triton X-100在100 μM的濃度即可對(duì)細(xì)胞活性產(chǎn)生影響. 當(dāng)CCTAB = 180 μM, 細(xì)胞活力下降(Vc)至80.2%. 而在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi), SDS與CTAB并未對(duì)細(xì)胞正常生理行為產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng). 因此, Triton X-100產(chǎn)生的生物膜三維結(jié)構(gòu)的再組裝可能影響了細(xì)胞膜的穩(wěn)定性與功能.4 結(jié) 論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磷脂跨膜交換機(jī)制的研究[J]. 薛永培,梁化蘭,尼亞孜別克,蔣中英.  原子與分子物理學(xué)報(bào). 2015(04)
[2]熒光顯微鏡研究極端pH值誘導(dǎo)磷脂支撐膜的側(cè)向再組織[J]. 盛潔,張國(guó)梁,李玉強(qiáng),朱濤,蔣中英.  物理學(xué)報(bào). 2014(06)
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