Pomiar ściśliwości monowarstw fosfolipidowych

6. Kongres Technologii Chemicznej, Warszawa 21-25.06. 2009 – publikacja: Materiały T.2, str. 382
Wyniki badań
20 C
30 C
37 C
Pomiar ściśliwości
monowarstw fosfolipidowych
Ściśliwość [m/mN]
10
Zależności κ (π)
DPPC
1
0.1
0.01
0.001
0.1
1
10
100
Ciśnienie powierzchniowe [mN/m]
25 C
Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej
Politechniki Warszawskiej
30 C
37 C
10
Ściśliwość [m/mN]
Katarzyna Kramek, Tomasz R. Sosnowski
DS PC
1
0.1
0.01
0.001
0.1
1
10
100
Ciśnienie powierzchniowe [mN/m]
Wprowadzenie
20 C
30 C
37 C
10
Ściśliwość [m/mN]
Warstwy fosfolipidowe (PL) tworzące bariery molekularne na powierzchniach
kontaktu faz, odgrywają ważną rolę w wielu systemach naturalnych,
m.in. w błonach biologicznych
Survanta
1
0.1
0.01
i w tzw. układzie surfaktantu płucnego.
0.001
0.1
1
10
100
Ciśnienie powierzchniowe [mN/m]
Porównanie wartości κ przy ciśnieniach
1 mN/m i 30 mN/m (37 °C):
Deformacja powierzchni błonki powierzchniowej, np. pod wpływem działania
DPPC
DSPC
Sur vant a
1 mN/m
0,050
0,075
0,032
30 mN/m
0,023
0,007
0,011
sił zewnętrznych, prowadzi do modyfikacji jej organizacji molekularnej,
pociągając za sobą zmiany w przepuszczalności oraz charakterze oddziaływań
pomiędzy błoną a substancjami kontaktującymi się z nią.
Cel i zakres pracy
Dyskusja
W ramach pracy przebadano własności mechaniczne wybranych monowarstw PL
• Dla monowarstwy DPPC obserwuje się wyraźne lokalne maksimum ściśliwości
w zakresie 5-25 mN/m (przesuwa się ono ze wzrostem T), wskazujące na
istnienie stanu pośredniego podczas przejścia fazowego (LE → LC) w filmie
powierzchniowym
na powierzchni woda-powietrze, poddając je izotermicznej kompresji w wadze
Langmuira-Wilhelmy’go (KSV, Finlandia) w zakresie temperatur 20-37 °C.
W oparciu o uzyskane izotermy kompresji: π(Α ), obliczono wartości ściśliwości
monowarstwy :
κ =−
1 dA
A dπ
(odwrotność elastyczności powierzchniowej Gibbsa).
• DSPC nie wykazuje podobnego lokalnego wzrostu ściśliwości, jednak wzrost T
prowadzi do wyższych wartości κ w zakresie ciśnień powyżej 2 mN/m
• Film powierzchniowy preparatu Survanta równi eż nie wykazuje analogicznych
przejść fazowych. Obserwuje się jednak nagły wzrost ściśliwości przy ciśnieniu
ok. 40-50 mN/m, który jest prawdopodobnie związany z selektywnym
usuwaniem składników mieszaniny z powierzchni ciecz/gaz. Temperatura w
niewielkim stopniu wpływa na przebieg κ(π) filmu Survanta.
Wnioski
Informują o zmianach organizacji molekul arnej filmu powierzchni owego
przy izotermicznej zmianie ciśnienia powierzchniowego (π)
• Pomimo pewnych podobieństw, własności powierzchniowe czystego fosfolipidu
DPPC w warunkach dynamicznej zmiany wielkości powierzchni są inne niż
sztucznego surfaktantu płucnego Survanta.
będącej skutkiem zmiany wielkości powierzchni (A).
• DSPC będą fosfolipidemo dłuższych łańcuchach węglowodorowych wykazuje
odmienne cechy powierzchniowe niż DPPC.
Podsumowanie
Metodyka
Pomiary prowadzono w termostatowanej wadze Langmuira-Wilhelmy’ego
(KSV Minitrough) w zakresie temperatur: 20-37 °C.
π
Badane związki:
a)Fosfol ipidy:
- DPPC (dipal mitylofosfatydylocholina – Sigma Aldrich, 99%)
- DS PC (dis tearylofosfatydylochol ina - Sigma Aldrich, 99%)
b) Substytut surfaktantu płucnego (fosfolipidy + białka)
- Survanta(Abbott Laboratories)
Zaprezentowane pomiary ściśliwości filmów powierzchniowych dostarczają
informacji na temat podatności powierzchni zawierającej związek
powierzchniowo czynny na wymuszenia mechaniczne.
Pomiary takie mają sens m.in. w odniesieniu do analizy zjawisk w układzie
surfaktantu płucnego, który funkcjonuje w warunkach dynamicznych zmian
powierzchni (cykl oddechowy).
Uzyskane wyniki pozwalają na pełniejszą identyfikację właściwości
powierzchniowo czynnych składników surfaktantu płucnego, dos tarczając danych
mogących znaleźć zastosowanie przy opracowywaniu leków ws pomagających
jego funkcjonowani e.
Badania p.Katarzyny Kramek były wykonywane w ramach działalności sekcji „Procesy i Produkty Biomedyczne”
Koła Naukowego Studentów WIChiP PW, wspieranej przez Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej
współfinansowany z EFS
Przedstawione badania wchodzą w zakres aktywności Sieci Naukowej SURUZ
(Surfaktanty i układy zdyspergowane w teorii i praktyce - decyzja MNiSW nr 75/E -68/BWSN -0119/2008)