摘要

用表面張力法研究了牛血清白蛋白對(duì)IL型gemini表面活性劑[C10-4-C10im]Br2表面性質(zhì)的影響。研究了不同溫度下臨界膠束濃度（CMC）與BSA濃度的關(guān)系。[C10-4-C10im]Br2的CMC隨著BSA濃度的增加以及系統(tǒng)溫度的升高而增加。界面參數(shù)，即；計(jì)算了最大表面過量濃度（Γmax）、每分子最小面積（Amin）和CMC下的表面壓力（ΔCMC）。此外，利用表面張力數(shù)據(jù)評(píng)估了吸附和膠束化的熱力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明，[C10-4-C10im]Br2與BSA的結(jié)合是自發(fā)的、放熱的。該過程是熵驅(qū)動(dòng)的，疏水相互作用是主要驅(qū)動(dòng)力。

圖形摘要

1.介紹

表面活性劑是由親水性和疏水性基團(tuán)組成的兩親性物質(zhì)，具有自聚集（膠束化）特性。由于它們能夠溶解水中的難溶物質(zhì)，因此在制藥科學(xué)中發(fā)揮著重要作用。[1]它們已廣泛用于蛋白質(zhì)折疊/去折疊和配體-蛋白質(zhì)相互作用研究。例如，傳統(tǒng)的單鏈表面活性劑；十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉已被廣泛用于血清白蛋白的折疊、變性和結(jié)合分析。[2-10]最近，gemini表面活性劑因其在以下各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而備受關(guān)注：生物化學(xué)、制藥和化妝品等。雙子表面活性劑屬于一類新型表面活性劑，在同一分子中含有兩個(gè)親水性頭基、兩個(gè)疏水性尾基和一個(gè)間隔基。[11]雙子表面活性劑的這種特殊設(shè)計(jì)使其優(yōu)于傳統(tǒng)的單鏈表面活性劑。gemini表面活性劑中存在兩個(gè)疏水鏈和兩個(gè)頭部基團(tuán)，使其CMC值較低，具有比傳統(tǒng)表面活性劑更好的潤(rùn)濕、起泡、分散和乳化性能。[12–14]gemini表面活性劑的一個(gè)特點(diǎn)是，可通過改變其結(jié)構(gòu)元素來調(diào)節(jié)其性能（疏水尾、親水頭基團(tuán)和間隔物）。[15]另一個(gè)吸引人的特點(diǎn)是，與傳統(tǒng)表面活性劑相比，較低數(shù)量的雙子表面活性劑足以產(chǎn)生相同的效果，因此，雙子表面活性劑被稱為綠色表面活性劑。與傳統(tǒng)表面活性劑一樣，雙子表面活性劑可以是陰離子、陽(yáng)離子、非陰離子或兩性離子，具體取決于其性質(zhì)gemini表面活性劑由于其可調(diào)特性，能夠與不同類型的分子和生物大分子（DNA和蛋白質(zhì)）相互作用。[16-18]它們被用作納米顆粒合成的封蓋劑、藥物和藥物遞送劑、基因遞送劑等。[19-23]隨著以雙子表面活性劑為基礎(chǔ)的技術(shù)的進(jìn)步，化學(xué)家們正在不斷尋找新的配方來設(shè)計(jì)具有吸引力的雙子表面活性劑。離子液體（IL）基于離子液體的雙子表面活性劑就是這種新型雙子表面活性劑的一個(gè)例子。由于離子液體的離子性質(zhì)，基于離子液體的雙子表面活性劑在許多領(lǐng)域具有特殊的性質(zhì)和潛在的應(yīng)用。與傳統(tǒng)表面活性劑相比，離子液體的雙子表面活性劑具有較高的熱穩(wěn)定性、可忽略的蒸汽壓、較高的溶解能力和極性，粘度，溶劑相容性和密度。[24,25]ILs[26]和gemini表面活性劑[27-31]發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用到最佳濃度范圍時(shí)，可增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。此外，咪唑環(huán)的存在為基于IL的gemini表面活性劑增加了一些附加功能，使其比傳統(tǒng)表面活性劑更為有益。咪唑頭基團(tuán)的明顯極化率增加了自聚集IL型gemini表面活性劑的密度，從而使其能夠作為制備功能材料的超分子模板。[32,33]具有大咪唑頭基團(tuán)的陽(yáng)離子反膠束顯示出比季銨陽(yáng)離子表面活性劑更高的溶質(zhì)容量。[34,35]咪唑環(huán)和共表面活性劑之間的強(qiáng)大吸引力促進(jìn)了共表面活性劑在（w/o）界面上的固定。因此，由于咪唑頭基團(tuán)和芳香環(huán)之間通過π–π相互作用的強(qiáng)大吸引力[37]，它們可以形成致密的膜[36]，這在生物學(xué)上具有潛在的應(yīng)用[38]最近，我們通過表面張力法研究了AMT對(duì)不同摩爾分?jǐn)?shù)的IL型咪唑gemini表面活性劑界面性質(zhì)的影響。[39]

也有報(bào)道稱，IL型雙子表面活性劑不僅比對(duì)應(yīng)的單體表面活性劑與蛋白質(zhì)的相互作用更強(qiáng)，而且比其他具有相同疏水鏈的常規(guī)表面活性劑更強(qiáng)。[40]相反，我們還發(fā)現(xiàn)，與單鏈表面活性劑相比， gemini表面活性劑表現(xiàn)出較弱的相互作用，并對(duì)溶菌酶產(chǎn)生更穩(wěn)定的作用。[41]在我們以前的出版物中，我們報(bào)告了gemini表面活性劑和ILs對(duì)球狀蛋白質(zhì)和肽構(gòu)象穩(wěn)定性的影響。[42–48]發(fā)現(xiàn)弱相互作用，如氫鍵、靜電、， 范德沃爾相互作用和疏水力是這些表面活性劑與蛋白質(zhì)結(jié)合過程中最常見的相互作用。 我們已經(jīng)觀察到，根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)，ILs與蛋白質(zhì)表現(xiàn)出不同的結(jié)合行為。 gemini表面活性劑與血清白蛋白、核糖核酸酶Sa、核糖核酸酶A和溶菌酶結(jié)合作用的研究表明，gemini表面活性劑與蛋白質(zhì)的相互作用取決于它們之間的靜電和疏水作用的貢獻(xiàn)， 間隔區(qū)的長(zhǎng)度和蛋白質(zhì)表面上疏水電荷的分布。[49-52]

據(jù)報(bào)道，IL型雙子表面活性劑和蛋白質(zhì)都有帶電荷基團(tuán)和疏水部分，[53,54]它們通過某種復(fù)雜的相互作用相互作用，進(jìn)而影響表面活性劑和蛋白質(zhì)的性質(zhì)。 從文獻(xiàn)中我們了解到，已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，主要集中在表面活性劑結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響，然而，蛋白質(zhì)對(duì)IL基gemini表面活性劑界面性質(zhì)的影響很少被研究。 從藥學(xué)的角度來看，有必要研究蛋白質(zhì)對(duì)表面活性劑的物理化學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)的影響，因?yàn)槠湫再|(zhì)的微小變化可以改變表面活性劑的功能。 我們之前已經(jīng)使用光譜技術(shù)描述了IL型雙子表面活性劑1,4-雙（3-十二烷基咪唑-1-基）丁烷溴與溶菌酶的可能相互作用。[55]在本研究中，我們報(bào)告了BSA對(duì)離子液體型雙子表面活性劑1,4-雙的界面和熱力學(xué)性質(zhì)的影響 （3-癸基咪唑-1-基）丁烷溴（[C10-4-C10im]Br2）。在本研究中，我們選擇BSA作為模型蛋白，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)已得到很好的表征。[56,57]它是一種帶負(fù)電的球狀蛋白，由583個(gè)氨基酸殘基和17個(gè)二硫鍵組成。[56,58] BSA是一種與HAS具有70%序列相似性的同源蛋白質(zhì)，因此，它被廣泛用作研究配體-蛋白質(zhì)相互作用和篩選新合成化合物對(duì)蛋白質(zhì)的影響的蛋白質(zhì)模型。BSA是一種富含螺旋的蛋白質(zhì)，其中α-螺旋、環(huán)和二硫鍵以蛋白質(zhì)獲得的方式結(jié)合 心形3D結(jié)構(gòu)。[59]BSA由三個(gè)同源結(jié)構(gòu)域組成：I、II和III。每個(gè)結(jié)構(gòu)域進(jìn)一步細(xì)分為兩個(gè)亞結(jié)構(gòu)域a和B。[60]亞結(jié)構(gòu)域IIA和IIIA是疏水性的，作為主要結(jié)合位點(diǎn)。[61] BSA具有固有熒光探針，這使光譜技術(shù)能夠用于研究配體-蛋白質(zhì)相互作用。BSA具有兩個(gè)色氨酸殘基，即疏水配體的主要結(jié)合位點(diǎn)子域IIA中的Trp-212和子域IA中的Trp-134。酪氨酸殘基（Tyr-263） 也存在于亞結(jié)構(gòu)域IIA中。[62]因此，可以借助生物物理技術(shù)輕松分析亞結(jié)構(gòu)域IIA中配體的結(jié)合。計(jì)算了不同濃度BSA下[C10-4-C10im]Br2的界面和熱力學(xué)參數(shù)，以確定BSA對(duì)蛋白質(zhì)的濃度依賴效應(yīng) [C10-4-C10im]Br2。此外，在不同溫度下進(jìn)行研究，以了解溫度變化是否對(duì)[C10-4-C10im]的界面性質(zhì)有任何影響 本研究將廣泛了解蛋白質(zhì)如何影響雙子表面活性劑的界面性質(zhì)，并可能有助于擴(kuò)大雙子表面活性劑在藥物傳遞中的應(yīng)用。

牛血清白蛋白對(duì)表面的影響離子液體型雙子表面活性劑的性質(zhì)——摘要、介紹

牛血清白蛋白對(duì)表面的影響離子液體型雙子表面活性劑的性質(zhì)——材料和方法

牛血清白蛋白對(duì)表面的影響離子液體型雙子表面活性劑的性質(zhì)——結(jié)果和討論

牛血清白蛋白對(duì)表面的影響離子液體型雙子表面活性劑的性質(zhì)——結(jié)論、致謝！