论文部分内容阅读
阳离子/非离子混合表面活性剂体系广泛应用于石油工业、日用化学工业和基因治疗等领域。本论文以阳离子/非离子表面活性剂在溶液中的自聚集及其在生命科学领域的应用为核心，研究了阳离子/非离子表面活性剂在溶液中的聚集体结构及其对DNA的作用，探讨了表面活性剂与DNA之间的相互作用机制，取得的主要研究进展如下：(1)在阳离子/非离子表面活性剂与DNA的相互作用中，表面活性剂总浓度对相互作用有着重要的影响。随着表面活性剂总浓度的增大，DNA形成了高度堆积的二聚体结构。DNA分子上这些堆积的碱基使其与水的接触达到最小，DNA凝聚成粒径较小的球状结构；与此同时，DNA磷酸骨架上带电的磷酸基团被包裹到聚集体中。由于表面活性剂疏水和亲水性质的相对平衡，提高表面活性剂溶液的总浓度能够增强其与DNA的相互作用。(2)在阳离子/非离子表面活性剂与DNA的相互作用中，表面活性剂的摩尔比对相互作用有着重要的影响。我们用紫外分光光度计、zeta电位与粒径分布测量仪、低温透射电镜、原子力显微镜、差示扫描量热仪和等温滴定量热仪等实验手段研究了非离子表面活性剂的摩尔比对阳离子/非离子表面活性剂与DNA的相互作用的影响。阳离子表面活性与DNA的电荷比、脂质体的大小和结构以及非离子表面活性的比例都会影响脂质体的性质。由于中性的非离子表面活性头基的部分质子化，C12E10过量或者不足都不利于构建最佳的脂质体。我们构建的最佳的阳离子/非离子表面活性剂-DNA脂质体略带正电，具有能够被细胞吸收的较小半径。另外，ITC实验表明，在这个最佳脂质体构建状态下，体系的熵和自由能达到最大值并且居于主导地位。DSC和ITC的数据表明，脂质体的聚集大体上是一个自发的热力学稳定的过程，这个过程是由熵驱动的。我们通过拟合ITC的数据，估算出了结合常数Kb、结合焓Hb和化学计量数n。从Cryo-TEM和AFM的图片可以看出，随着阳离子表面活性剂摩尔比的不断增大体系中首先形成了“念珠状”结构，然后这些“念珠状”结构逐渐合并成为紧密的球状聚集体。(3)以上两部分研究都是基于长链DNA来进行的，为了研究短链DNA与混合表面活性剂的相互作用，我们采用链长较短的鲑鱼精DNA来进行实验。结果表明，随着总浓度的增大，溶液呈现出由低浊度值到高浊度值再到低浊度值的变化过程，并且溶液中聚集体的尺寸由小变大再变小。C12E10的加入可以抑制接近电中性的聚集体形成沉淀从而起到增溶的作用。