擁擠環(huán)境中脂肪酸囊泡自催化反應(yīng)的研究.pdf

1、脂肪酸囊泡作為生物膜模型、食品藥物載體己引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注,本實(shí)驗(yàn)室也對(duì)其進(jìn)行了前期研究。而作為載體在靶細(xì)胞中釋放藥物時(shí)囊泡會(huì)受到細(xì)胞中的溶液環(huán)境一擁擠環(huán)境的影響,但囊泡受擁擠環(huán)境的影響研究卻鮮有報(bào)道。因此,通過(guò)擁擠環(huán)境中脂肪酸囊泡的行為變化對(duì)更深入的探究生物膜及藥物釋放體系具有重要的意義。
　　 本課題從探究擁擠環(huán)境中脂肪酸囊泡變化特征及自催化反應(yīng)規(guī)律出發(fā),對(duì)適合構(gòu)建本體系的擁擠劑類型、分子量以及濃度進(jìn)行了篩選。利用電導(dǎo)法

2、、透射電鏡(TEM)技術(shù)、動(dòng)態(tài)光散射(DLS)技術(shù)以及低場(chǎng)核磁(LF-NMR)技術(shù)等系統(tǒng)地考察了擁擠環(huán)境對(duì)脂肪酸囊泡在CMC值、形態(tài)結(jié)構(gòu),粒徑分布和體系水分分布等方面的影響,通過(guò)對(duì)酸酐水解脂肪酸囊泡自催化反應(yīng)過(guò)程的機(jī)理進(jìn)行假設(shè),提出了反應(yīng)的模型,并推導(dǎo)出了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式,再對(duì)動(dòng)力學(xué)方程式進(jìn)行驗(yàn)證,并計(jì)算出反應(yīng)速率常數(shù)以及反應(yīng)活化能,深入研究了擁擠環(huán)境體系中與緩沖液體系中脂肪酸囊泡自催化反應(yīng)的特點(diǎn)和規(guī)律。
　　 (1)擁擠環(huán)境

3、體系的構(gòu)建從盡量使反應(yīng)體系簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可靠的角度出發(fā),本論文選用了常用于制造擁擠環(huán)境的大分子聚合物聚乙二醇(PEG)和葡聚糖(Dextran),考慮到酸酐適用溫度、聚合物的熔點(diǎn)以及溶解性等因素,選擇了分子量為2000的PEG為主要的擁擠劑進(jìn)行研究,并選用了分子量為20000的Dextran做對(duì)比,通過(guò)對(duì)脂肪酸囊泡的自催化動(dòng)力學(xué)曲線及囊泡粒徑分布的考察,篩選了濃度為10wt.％的大分子聚合物溶液作為體系的擁擠環(huán)境濃度。另外選擇了5種脂肪酸

4、酐底物來(lái)構(gòu)建囊泡,使用前期探索出的實(shí)驗(yàn)條件和方法構(gòu)建了不同溶液條件下穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)囊泡反應(yīng)體系。
　　 (2)擁擠環(huán)境對(duì)脂肪酸囊泡的影響研究利用電導(dǎo)法考察了不同溶液環(huán)境中脂肪酸鹽的CMC值,發(fā)現(xiàn)在擁擠環(huán)境中和水溶液中脂肪酸鹽的CMC值變化不大,從而說(shuō)明擁擠環(huán)境對(duì)CMC值幾乎沒有影響,即擁擠環(huán)境不影響膠束的形成濃度和過(guò)程。通過(guò)電鏡技術(shù)和DLS技術(shù)對(duì)不同溶液環(huán)境中脂肪酸囊泡形態(tài)結(jié)構(gòu)和粒徑的考察,發(fā)現(xiàn)擁擠環(huán)境影響了囊泡在溶液中的聚集程度,

5、使囊泡間也變得擁擠,同時(shí)聚合物和囊泡間相互交聯(lián),使得囊泡發(fā)生形變,甚至破裂。在擁擠環(huán)境中,由于囊泡的密集粒徑上比緩沖液中要大很多。低場(chǎng)核磁共振對(duì)體系中水分分布的結(jié)果從另一方面說(shuō)明了此濃度下的擁擠環(huán)境并不影響囊泡的形成以及囊泡和聚合物間的相互間產(chǎn)生了交聯(lián)?？梢园l(fā)現(xiàn)此濃度下的擁擠環(huán)境與一些低濃度的聚合物溶液對(duì)囊泡的影響相似,從而為進(jìn)一步探究更高濃度下的擁擠環(huán)境提供了參考。
　　 (3)脂肪酸自催化反應(yīng)體系動(dòng)力學(xué)研究假設(shè)了脂肪酸囊泡自

6、催化反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理模型,進(jìn)而推導(dǎo)了動(dòng)力學(xué)反應(yīng)方程式,并利用不同溫度、不同溶液環(huán)境反應(yīng)體系的自催化曲線進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)方程式的驗(yàn)證以及活化能的推導(dǎo)。通過(guò)對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式的數(shù)據(jù)驗(yàn)證,說(shuō)明了假設(shè)的反應(yīng)機(jī)理模型符合此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,在此機(jī)理模型下的自催化反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng),同時(shí)也說(shuō)明在考察這類反應(yīng)動(dòng)力學(xué)時(shí),在動(dòng)力學(xué)方程的推導(dǎo)中可以簡(jiǎn)化省略掉其中的一部分反應(yīng)。在脂肪酸囊泡自催化反應(yīng)中,發(fā)現(xiàn)速率常數(shù)隨著碳鏈長(zhǎng)度和溫度的增加而增大,辛酸酐、壬酸酐和癸酸酐體系在擁

7、擠溶液環(huán)境中與在緩沖液中相比,其自催化反應(yīng)受到抑制變緩;而擁擠環(huán)境促進(jìn)了月桂酸酐和油酸酐的水解反應(yīng)。由不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)所得的活化能數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),隨著碳鏈的增加,脂肪酸囊泡自催化反應(yīng)所需的活化能會(huì)減少,較短碳鏈的酸酐體系中(直鏈碳數(shù)≤10)自催化反應(yīng)所需的能量在擁擠環(huán)境中比在緩沖液中大,而較長(zhǎng)碳鏈體系(直鏈碳數(shù)＞10)的則相反?？梢园l(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象一致,從而也說(shuō)明了對(duì)反應(yīng)機(jī)理的假設(shè)以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式的推導(dǎo)是正確