生物膜磷脂分子聚集体的相变触发机制

　　磷脂是一类十分重要的两亲性分子，它们是生物膜的基本组成部分，常用于模型膜的研究，在药物包裹输运以及软物质材料等领域也有着非常广泛的应用。磷脂分子从结构上可以分为疏水的碳氢尾部、亲水的头部以及用于连接头尾的极性界面区。磷脂分子在水中可以自组装形成多种结构，有关这些结构的鉴定及其相互转化的文章虽然很多，但从亚分子层次（或基团层次）研究相变或形貌调整过程机制的工作仍未见报道。尤其重要的是，目前人们对于两亲性分子相变触发机制的认识仍然十分匮乏。

　　清华大学化学系尉志武教授课题组对最广泛应用的磷脂模型分子二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）形成的有序聚集体的相行为进行了深入研究，尤其重点研究了DPPC等温结晶过程的相变机制。相关的研究成果于2011年6月2日发表在美国化学会的Journal of Physical Chemistry B上。他们采用量热学和X射线散射技术分别研究相变的宏观信息和结构信息，并结合傅立叶变换红外光谱（FTIR）和图像分析（image analysis）方法研究亚分子层次的相变机制和协同性问题。通过仔细分析相变过程中两亲性分子不同基团的变化情况，跟踪这些不同区域特征基团的变化，探知两亲性分子不同区域调整步调的先后关系（即“区域协同性”），从而获得亚分子层次上的相变规律。

　　图1 利用北京同步辐射装置（BSRF）小角X射线散射线站（1W2A）获得的DPPC–H2O体系的Lc’、Lβ’、Pβ’和Lα的SAXS（A）和WAXS（B）结果，以及由SAXS结果得出的Lc’和Lβ’的电子云密度计算结果（C）。SAXS和WAXS分别给出了DPPC分子各个相态的结构（包括层间距）和排列情况，而电子云密度计算则给出了磷脂双层厚度和层间水合层的厚度信息。（D）和（E）分别给出了在3 °C下DPPC由Lβ’逐渐转变为Lc’过程的FTIR结果以及相应的图像分析处理结果。dCH2代表能够反映磷脂尾部排列情况的CH2弯曲振动，nC=O代表能够反映磷脂界面区构象和水合情况的C=O伸缩振动.