三、结果与讨论

3.1. 压缩等温线

纯和混合单层的 pA 等温线与分子面积的关系如图 1 所示。CMR/DPPG 等温线显示出与纯 DPPG 脂质相似的趋势（图 1a）。 相似相 对所有 CMR/DPPG 混合物都观察到了转变。 DPPG 和 DPPC 显示崩溃压力 (DPcoll) 为 52 mN.m-1 次方和 60 mN.m-1次方 ， 分别。 一个过渡 (p ffi 3 mN.m-1次方 ) 从液体 发现纯 DPPE 单层膨胀为凝聚相 与 D. coll 在 ffi55 mN.m-1次方 . 为 D. coll 获得的值 纯脂质与文献一致（Vollhardt 等人， 2000； 诺沃塔斯卡等人，2014 年）。

图 1 混合单层 CMR/DPPG (a)、CMR/DPPE (b) 和 (c) 的 pA 等温线 不同浓度的 CMR/DPPC。

DPcoll 强烈依赖于混合的组成 单层并与 CMR 摩尔比成比例地减少。 从图 1a 和 b 中提供的数据可以看出，在 由于加入了 CMR，xCMR = 0.87（DPPG）和 0.75（DPPE） 在这些单层上形成更有组织的状态（Takao 等人，1995 年）。

考虑到自研究脂质以来极性区域的差异，评估等温线的界面行为 具有相同的疏水部分。 DPPE 和 DPPC 是两性离子脂质（图 2）。 DPPG由阴离子极性头组成 （图2）。 极性基团影响两者之间的混溶性 研究的分子导致不同的分子排列 （Bouffioux 等人，2007 年）和脂质包装（Hazell 等人，2016 年）。 作为 正如预期的那样，DPPG 和 DPPC 混合膜导致膨胀的单层（图 1a 和 c）。 潘等人。 (2012) 证明 DPPG 头部基团区域比磷脂酰胆碱对应物大 由于相互排斥的静电相互作用 带电 PG 头组。 DPPC 疏水部分保持更远的距离，最大限度地减少横向内聚相互作用（Myers， 1999）。 相反，DPPE 混合膜会产生固相单层（图 1b）。

图 2. 磷脂和香豆素分子结构。 DPPC 和 DPPC 具有圆柱形分子形状，而 DPPE 具有锥形几何形状。

3.2. 表面电位测量

作为函数分子面积 (ΔVA) 的表面电位为 如图3a所示。 为所有研究的磷脂获得的 ∆V 值 与之前的报告相似（Andrade et al., 2006; Nowotarska 等，2014）。 ∆V（460 mV 至 275 mV）逐渐降低 对于 DPPG，观察到 CMR 摩尔分数的函数。 ∆V 易受极性和非极性基团的取向影响。

DPPE 和 DPPC 的 ∆V 作为函数的线性相关性 CMR 浓度的变化分别在图 3b 和 c 中观察到。 一种 对于高 CMR 浓度，ΔV 降低。 此外，DPPE [DPPC] 浮动单层导致 ∆V ~ 604 [605] mV 对于 XCMR = 0.87 约为 334 [351] mV。 表面电位的降低可以通过 CMR 和两性离子脂质分子之间发生的氢键来解释，即 CMR 之间 (C=O) 作为氢受体基团和质子化脂质 头部基团（例如在 DPPE 分子中发现的 NH3+）（Boggs， 1987）。 DPPG 具有形成氢键的能力 邻近磷脂酰甘油脂质的甘油部分和磷酸氧（Zaraiskaya 和 Jeffrey，2005）。 DPPE 可以 形成分子间和分子内氢键。 强烈的分子间相互作用导致液晶相变温度升高，影响稳定性 和膜渗透性（Leekumjorn 和 Sum，2006 年）。 这 DPPE 的胺基（氢供体）可以强烈相互作用 与磷酸盐/羰基或水（氢受体）。 此外，胆碱显示出疏水性水合作用 在 CH3 基团周围，对于胺发生竞争 与头基中的水和氧原子形成氢键 （Leekumjorn 和 Sum，2006 年）。

图 3 CMR/DPPG (a)、CMR/DPPE (b) 和 CMR/DPPC (c) 的 DV-A 浓度。

图 4. p = 20mN/m 时纯磷脂单层的表观偶极矩。

CMR 与单层尾部相互作用，因为它具有亲脂性 辛醇-水分配系数（log Pow）为 = 2.54（拉布蒂，2012 年）。 分子与磷脂尾部的结合 导致表观偶极矩的变化（Hidalgo 等人， 2004）。 视在偶极矩由以下定义 公式：

其中 ∆V 是表面电位，l 是表观偶极矩， A 是每个分子的面积，e0 是真空介电常数，W 是 双层贡献。 双层贡献是 根据安德拉德等人计算。 (2005)。

从方程获得的数据。 1 我们可以观察到 混合视在垂直偶极矩的关系 (l) 对纯磷脂单层的垂直矩 (l0) 根据单层压缩变化 (Geraldo 等人，2013 年）（图 4）。 考虑到 p = 20mN/m 处的分子面积（最高 DPcoll 为 纯 CMR 胶片）。 本征分子偶极子的取向 (l) 形成薄膜的分子和亚相中水分子的组织结构已知起着根本作用。 值得注意的是，l 被认为是偶极子的矢量和 由水合极性基团和烃类产生的矩 链（l = lpolar + lhydrocarbon 链）。 此外，DPPG、DPPC 和 DPPE 具有类似的疏水尾。 因此，有理由 假设非极性基团对整体 ∆V 的贡献为 相同。 ΔVA 曲线轮廓的差异是由于它们的 不同的 lpolar 贡献。

3.3. 热力学分析

热力学分析是基于平均值进行的 分子面积 (mma)、过剩面积 (DAE)、过剩吉布斯自由能 (∆Ge) 和过量的吉布斯混合自由能 (∆Gmix) 在 p = 5, 10, 15 和 20 mN/m。 mma 的线性偏差表明组分根据可加性规则的混溶性 （Szczes 等人，2012 年）（图 3）。 DAE 可以计算为

其中 A1,2 是 mma，Aid 是理想的混合单层，X1 和 X2 分别是组分 1 和 2 的摩尔分数。 A1 和 A2 是相同表面压力下每分子纯单分子层的相应面积。 DAE 值变为零 当物质形成理想混合物或不混溶时 （琼斯和查普曼，1996 年）。

分子面积作为 CMR/ DPPG如图5a所示。 可以看出负偏差 mma (XCMR = 0.33–0.67) 由于分子吸引力相互作用的增加。 CMR/DPPG 薄膜被认为是部分混溶和非理想的浮动单层，因为线性度不高 观察到的。 CMR/DPPE 混合薄膜的结果在 XCMR=0.25 和 0.67 时表现出不同的断裂点（图 5b）。 DAE 节目 包装效率甚至几何形状的改进 调节发生在较低的 XCMR（图 6）（Andrade 等人， 2006; 周和张，2000）。

图 5. 每个分子的平均面积与香豆素中香豆素摩尔分数的函数关系 固定表面压力下的混合单层：CMR/DPPG (a)、CMR/DPPE (b) 和 不同浓度下的 CMR/DPPC (c)（实线：实际平均分子面积； 虚线：理想的平均分子面积）。

图 6 CMR/DPPG (a)、CMR/DPPE 混合单层分子面积过大 (b) 和不同浓度的 CMR/DPPC (c)。

观察到 CMR/DPPC 与 DAE 的正偏差 由于更不混溶的行为而导致的混合膜（图 5c 和 6c)。 偏差程度取决于表面 压力，因为在更高的压力下，分子变得更多 包装中分子间相互作用的影响变得不那么明显（Chou 和 Chang，2000）。 令人厌恶的 行为表明相分离有利于分子聚集（Mishra 等，2012）。 得到了类似的结果 其他香豆素（Sarpietro 等人，2011 年；Chakraborty 等人，2012 年）。

为了分析热力学特性，我们计算了 ΔGe 和 ΔGmix（Baldyga 和 Dluhy，1998；DynarowiczLatka 等，2001；Maget-Dana，1999）如下：

其中 DGid 是混合吉布斯自由能的理想变化 由

其中 K 代表玻尔兹曼常数，T 是绝对值 温度。 ∆Ge 代表过量的吉布斯自由能或分子间相互作用的贡献 混合物。 如果 ∆Ge 为负值，则组分之间现有的分子相互作用为吸引型，而为正值 变异意味着一种排斥行为。 ∆Ge 由以下公式定义：

CMR/DPPG 混合膜的 ∆Ge 和 ∆Gmix 表示负 从 XCMR ≥ 0.25 到 XCMR = 1.0 的偏差（图 7a 和 8a）。 ∆Ge 和 ∆Gmix 负值表明 CMR/DPPE 单层是 热力学稳定（图 7b）。 ∆Ge 和 ∆Gmix 值为 DPPC 混合单层阳性，表明不混溶 （图 7c 和 8c）。 分子之间的距离取决于 在导致排斥的磷脂头部基团上 互动（迈尔斯，1999 年；博格斯，1987 年）。

图 7 CMR/DPPG (a)、CMR/DPPE (b) 和 CMR/DPPC (c) 在不同条件下的 DGe 浓度。

图 8 CMR/DPPG (a)、CMR/DPPE (b) 和 CMR/DPPC (c) 的 DGmix 浓度。

3.4. 原子力显微镜分析

图 9 显示了纯磷脂单层的 AFM 图像 在 p = 20 mN/m 时转移。 纯磷脂显示出均匀的 均方根 (rms) 等于 0.219 nm 的图案， DPPG、DPPE 和 DPPC 分别为 0.060 nm 和 0.054 nm （图 9）。 我们获得了 rms ~ 0.045 nm (XCMR = 0.87) 相当于 光滑的单层形貌（图 10a）。 另一方面， CMR/DPPE 和 CMR/DPPC 薄膜对应于粗糙表面 rms 分别为 0.1754 nm 和 0.072 nm（图 10b 和 c）。 测量重复三次，rms 的标准偏差约为 5%。

图 9. 纯 DPPG (a)、DPPE (b) 和 DPPC 的地形图像。

图 10. 混合单层的地形图像：CMR/DPPG (a)、CMR/DPPE (b) 和 CMR/DPPC (c)。 香豆素的摩尔分数相当于0.87。

香豆素和磷脂混合物单分子层膜中的分子相互作用的界面性质——摘要、简介

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