DNA與非離子表面活性劑水溶液中自聚集結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究.pdf

1、脂肪醇聚氧乙烯醚類表面活性劑CnEOm是一種典型的非離子表面活性劑，在水溶液中表現(xiàn)出豐富的相行為。其水溶性好，穩(wěn)定性較高，較易生物降解，并且有較好的潤濕性能，在醫(yī)藥、化妝品以及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。CnEOm通過氫鍵、疏水相互作用等驅(qū)動力在水溶液中自聚集可以形成膠束(L1)、海綿相(L3)、層狀相(Lα)、液晶以及反相膠束(L2)等，其相行為受溫度、磁場影響顯著。DNA由于每個核酸單元上都連有核負(fù)電的磷氧基而可被視為高度負(fù)電性

2、的聚合物。它可以與表面活性劑發(fā)生相互作用，形成的沉淀可用來對DNA進(jìn)行分離、純化，形成的復(fù)合物在基因材料的控制傳輸上更具實用價值。
　　本論文主要對DNA與非離子表面活性劑C12EO4在水溶液中聚集體的形成、影響因素、形成機理進(jìn)行了研究，并初步探索了該體系在仿生礦化方面的應(yīng)用。實驗中主要用流變學(xué)手段研究了溶液的粘彈性質(zhì)，用氘譜核磁(2HNMR)、小角X射線散射(SAXS)、低溫冷凍透射電鏡(Cryo-TEM)、冷凍蝕刻透射電鏡(F

3、F-TEM)等手段研究層狀相、囊泡相等自組裝聚集結(jié)構(gòu)。對于合成的碳酸鈣顆粒，采用掃描電子顯微鏡(SEM)表征其表面形貌，用傅里葉變換紅外(FT-IR)、X射線衍射(XRD)表征其晶型，探索其形成機理。
　　第一章為緒論，簡要介紹了表面活性劑的定義、性質(zhì)和分類，引出并重點介紹了脂肪醇聚氧乙烯醚類表面活性劑CnEOm;介紹了表面活性劑溶液聚集體形成理論——臨界堆積參數(shù)理論;總結(jié)了表面活性劑聚集結(jié)構(gòu)的研究方法;介紹了DNA的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，

4、綜述了表面活性劑與DNA相互作用領(lǐng)域的研究進(jìn)展和應(yīng)用前景;最后引出了本論文的選題依據(jù)、研究內(nèi)容和意義。
　　第二章，我們研究了DNA與C12EO4的相互作用，發(fā)現(xiàn)了較為豐富的聚集行為。該體系根據(jù)組分不同可形成膠束相、囊泡相和層狀液晶相等，且對溫度、磁場響應(yīng)敏感。DNA與非離子表面活性劑C12EO4有很弱的協(xié)同作用，DNA的加入可以較小程度地降低體系的cmc和γcmc，提高體系表面活性。表面活性劑C12EO4濃度的增加，會引起混合膠

5、束相(L1/L1')向囊泡相（Lαv）和層狀相(Lα1)發(fā)生轉(zhuǎn)變;而DNA濃度的增加，會引起囊泡相(Lαv)向?qū)訝钕?Lα1)發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨著C12EO4濃度的增加，層狀相的層間距先增大，后減小。隨著DNA濃度的增加，層間距總體呈現(xiàn)下降趨勢，即DNA濃度增加會一定程度上使得雙層膜的堆積變得更緊密。層狀相樣品為典型的Bingham流體，具有良好的粘彈性，粘彈性隨C12EO4濃度的增大而增強。
　　溫度和磁場的作用對體系相行為的影響也較

6、為顯著。升高溫度會導(dǎo)致囊泡相向?qū)訝钕噢D(zhuǎn)變，體系對溫度的響應(yīng)性很大程度上取決于C12EO4的含量。C12EO4含量越多，由Lαv相向Lαv/Lα1發(fā)生相轉(zhuǎn)變的溫度越低，即體系對溫度的響應(yīng)越敏感。隨著溫度的升高，樣品的粘彈性逐漸降低。50℃時在磁場的作用下Lα相（囊泡相、層狀相）會轉(zhuǎn)化為L1/L3相（膠束相與海綿相的混合相）。隨著C12EO4濃度的增加，相轉(zhuǎn)變過程時間變長，達(dá)到一定的C12EO4濃度之后，磁場的作用無法實現(xiàn)層狀相到各向同性相

7、的完全轉(zhuǎn)化，磁場的作用使得層狀相層間距變小?；謴?fù)實驗表明由磁場誘導(dǎo)所形成的各向同性相(L3/L1相)的熱力學(xué)不穩(wěn)定。
　　第三章，我們研究了鈣離子(Ca2+)對C12EO4/DNA/H2O體系相行為的影響，發(fā)現(xiàn)Ca2+與表面活性劑C12EO4、Ca2+與DNA皆存在相互作用。隨后，我們在C12EO4/DNA/H2O體系中進(jìn)行了仿生礦化方面的嘗試，控制條件得到了不同形貌的微米級碳酸鈣顆粒，并在原理上做出了初步的解釋。由于碳酸鈣粒子的