Langrnuir-Blodgett膜的研究现状及其应用

Langmuir-Blodgett膜(简称LB膜)技术在20世纪30年代掀起了第一个研究单分子膜的高潮,自此,以后它一直受到各国科研人员的青睐,是当前膜与细胞生物物理的前沿热点问题.我国自从80年代开展LB膜的科研工作至今,对单分子膜和LB膜工作起到了重要的推动作用.本文将从目前研究LB膜的一些手段以及该领域的部分研究成果入手,揭示LB膜的研究现状.并阐述LB膜在化学、生物学、物理学、医学等方面上的应用情况以及对未来应用前景的展望.     

生物物理新技术新方法在LB 膜结构与功能研究中的应用

现代生物物理技术与方法的发展为LB膜科学的基础研究提供了丰富的手段,使单分子膜科学取得了令人瞩目的进步。文章就单分子膜研究领域中物理新技术与新方法如LB膜仪、表面粘度计、X射线与中子散射技术、布鲁斯特角光学显微镜、电子显徽镜、原子力显微镜等的基本实验原理及其在单分子膜物理特性与功能研究中的应用作简单介绍;并鉴于各种仪器的优缺点,作者提出了多仪器联合对单分子膜进行研究的方案和前景进行了探讨。     

水在菌紫质光循环和质子泵中的作用

用圆二色仪和闪光动力学先谱仪分别测量了空气干燥紫膜薄层的圆二色谱及紫膜LB膜的M_(412)的衰减过程.在于燥紫膜的圆二色谱上出现412nm的正峰,它是光循环中间体M_(412)的特征峰.在无水介质中,紫膜LB膜中的BR仍能进行先化学循环而检测到中间体M_(412),但M_(412)的衰减速度减慢,产生M_(412)的堆积,质子化过程受阻.在有水的介质中,只要有足够的H~+存在,紫膜LB膜中的BR的中间体M_(412)的衰减速度明显加快.说明水介质的H~+是完成正常光化学循和质子化过程必不可少的.     

气/液界面及固体表面硬脂酸LB膜结构性质研究

对气液/和固/液界面上硬脂酸LB膜的结构性质的研究表明,二价离子能够使气/液界面上LB膜表面压力降低,并出现一个固-固转变的过程.对此可以解释为是由二价离子富集在亚相表面,减弱了膜分子之间的库仑作用,使表面电势降低引起的.同时由于二价离子与硬脂酸分子形成复合物,单层膜的结构发生改变,导致固-固转变点的产生.对固体基质上多层LB膜的椭圆偏振研究表明,有序排列的硬脂酸LB膜具有明显的双折射性质.电镜观察发现两个固相垂直提位获得的多层膜在形貌上存在差异,低压固相膜较之高压固相膜存在明显的不均匀性.分析认为这是在膜从气/液界面向固体表面转移过程中发生重结晶引起的.     

紫膜LB膜的结构特性研究

研究了紫膜LB膜中的紫膜碎片的结构特性。扫描电子显微镜观察表明,紫膜LB膜中单个紫膜碎片的直径大约为0.3微米。表面轮廓测量仪(简称台阶仪)观察到紫膜LB膜中的紫膜碎片的厚度为40—50。在不同的表面压和不同紫膜含量时测量了紫膜碎片在紫膜LB膜中的形态学分布,当表面压为30mN/m或紫膜与大豆磷脂的重量比大于20:1时,紫膜碎片容易重叠或凝聚。     

气/液界面及固体表面硬脂酸LB膜结构性质研究

对气液/和固/液界面上硬脂酸LB膜的结构性质的研究表明,二价离子能够使气/液界面上LB膜表面压力降低,并出现一个固-固转变的过程.对此可以解释为是由二价离子富集在亚相表面,减弱了膜分子之间的库仑作用,使表面电势降低引起的.同时由于二价离子与硬脂酸分子形成复合物,单层膜的结构发生改变,导致固-固转变点的产生.对固体基质上多层LB膜的椭圆偏振研究表明,有序排列的硬脂酸LB膜具有明显的双折射性质.电镜观察发现两个固相垂直提位获得的多层膜在形貌上存在差异,低压固相膜较之高压固相膜存在明显的不均匀性.分析认为这是在膜从气/液界面向固体表面转移过程中发生重结晶引起的.     

钝顶螺旋藻（Spirulina platensis）藻胆体Langmuir-Blodgett膜

从钝顶螺旋藻中分离制备完整藻胆体 ,然后滴加于空气 水界面上 ,应用LB膜技术制备藻胆体LB膜。结果表明 ,藻胆体在空气 水界面上具有很好的成膜性能。将藻胆体LB单层膜转移到刚揭开的云母表面 ,喷一层金 ,然后用扫描隧道显微镜观察。结果表明 ,藻胆体在Langmuir Blodgett膜中的排列方式与其在体内类囊体膜表面的排列方式类似 ,一排排聚集在一起 ,然后排列成膜。藻胆体的“核”吸附在云母表面 ,而藻胆体的“杆”伸向外面。由于钝顶螺旋藻易于规模化培养 ,藻胆体容易批量制备 ,加之藻胆体具有的独特的光物理、光化学特性和良好的成膜性能 ,以及本身就是纳米量级的颗粒 (5 0 70nm) ,预示着藻胆体在纳米光电子器件中具有很好的应用前景。     

三种藻胆蛋白在复合累积LB膜中的能量传递

制备了R-藻红蛋白(R-PE)、C-藻蓝蛋白(C-PC)及变藻蓝蛋白(APC)的单组分累积LB膜及三组分复合累积LB膜. 吸收及荧光光谱测定表明三种蛋白的LB膜的光谱重叠性质与他们在水溶液中的性质相同. 结构测定表明, 三种蛋白在其LB膜中排列有序, 且由它们组装的复合累积LB膜结构类似于藻类植物中的藻胆体结构. 通过稳态荧光光谱及其光谱解叠, 观察到了三种蛋白在复合累积LB膜中的激发能量传递现象. 根据给体荧光峰的猝灭, 计算出在复合累积LB膜中从给体R-PE经C-PC到受体APC的能量传递效率为51%.     

脂质体与磷脂单分子层相互作用的研究

本文尝试通过脂质体与磷脂单分子层(LB膜)相互作用去研究与膜间作用有关的问题。实验结果表明,脂质体的尺度、相状态,脂质体与LB膜的表面电荷性质,均对脂质体向LB膜的转变率有显著影响。本文尝试的方法有可能为人工膜研究膜间作用问题提供一条新的途径。     

朗缪尔——布洛奇特薄膜在生物学和医学上的应用

具有双嗜性(嗜水和嗜油)的有机分子可以在水面展成悬浮的单分子层。用一块经适当处理的固体衬底连续地插入和取出水面,可以将这种单分子层顺序转移到衬底表面,形成分子规则排列的单层膜和多层膜,这就是朗缪尔——布洛奇特薄膜(简称LB薄膜)。LB薄膜致密、均匀、膜厚精确可控在数埃水平。同时,作为一种分子层可控的准晶态薄膜.它有可能实现人们梦寐以求的控制分子排列的愿望。长期以来,人们靠化学     

表面压与紫膜含量对紫膜LB膜质量的影响

本文报导了用表面轮廓测量仪测量了不同表面压和不同紫膜含量下制备的紫膜LB膜中紫膜碎片的厚度。实验结果表明:单个紫膜碎片在紫脂LB膜中的厚度为50左右,相当数量的紫膜碎片之间有重叠。当表面压为30mN/m或紫膜碎片与大豆磷脂之重量比为20:1时,紫膜碎片容易进入到水相或碎片之间相互重叠变得更加严重。     

PM-SP-LB多层膜中BR分子的有序定向排列

用垂直转移法在石英片上制成的PM—SP—LB多层膜的可见区吸收谱表明吸收峰峰位与成膜液一致,均在574nm左右,比PM水悬浮液的吸收峰位略有红移;稳态线二色性表明,除PM碎片平躺在多层膜平面内外,在提拉时的竖直方向存在BR的取向优势,优势率约为0.51左右;同时还表明,25mN/m条件下制备的PM—SP—LB多层膜中BR分子的视黄醛生色团的跃迁矩与膜平面法向所成的角接近于天然紫膜中的值。     

浅议膜分离技术在抗生素提取中的应用

抗生素在药物领域有着重要的作用,提取生产抗生素是药物生产的重要组成部分。因此,通过科学的方式来提取抗生素是药物科学领域的重要步骤。本文概述了通过膜分离技术来提取抗生素,而这里的膜分离技术主要包括纳滤膜、分渗透膜等多种膜分离技术,更好地为我国膜分离技术在抗生素提取上的应用发展出谋划策。     

紫膜与溶剂的相互作用

本文研究了溶剂正己烷,正十六烷,甲苯和二甲基甲酰胺(DMF dimethyl formamide)与紫膜的相互作用.吸收光谱,园二色谱和紫膜光循环中间产物M412的动力学过程的测量表明,在不同条件下,溶剂与紫膜能相互作用而影响到紫膜的光谱特性和光化学循环动力学过程.结果说明,在制作紫膜LB膜时,正己烷和正十六烷是合适的,使用二甲基甲酰胺时必须防止强光照射,甲苯则不能采用.     

脂质体通透性的微型计算机测定

十多年来,人们对生物膜的结构,特别是动态结构,已有了相当多的了解,这是和对脂质体的研究分不开的。在研究膜的相变、流动性、膜上脂质和蛋白质的相互作用、金属离子等对膜的作用以及膜的重建等方面,都要用脂质体作为模型。近几年,脂质体又被作为“技术工具”受到多方面重视,尤其是作为药物、酶及遗传物质等的载体已形成一种新型的“给药系统”,步入了生物技术的领域。在这些研究中,脂质体的通透性是个很重要的参数,它和膜的结构密切相关,同时影响着膜的许多功能。     

一株乳酸利用、丁酸产生菌的分离与鉴定及代谢特性的初步研究

利用改进型Hungate技术从猪粪中分离到一株乳酸利用、丁酸产生双重功能菌株LB01。常规生化检测表明菌株LB01为革兰氏阳性、严格厌氧菌,能利用葡萄糖、果糖、麦芽糖和乳酸等碳源,并产生大量的气体;16S rRNA序列比对表明其与GenBank中的Megasphaera hominis与Uncultured rumen bacterium 3c3d-18的同源性最高,同源性高达99%。菌株LB01可以利用乳酸,并将其主要转化为丁酸和丙酸,在有葡萄糖的情况下,菌株LB01尚能够利用乙酸并生成丁酸。与乳杆菌K9共培养时,菌株LB01有效地利用了乳杆菌K9代谢过程中产生的乳酸,减缓了由于乳酸积累而造成的pH值下降,并且将乳酸转化为丁酸和丙酸。这些代谢特征表明菌株LB01是一株具有潜在应用价值的肠道益生菌,它能够利用乳酸和乙酸(补充额外能量),能有效地防止乳酸和乙酸的积累,同时生成包括丁酸在内有益的短链脂肪酸,调控后肠道pH,营造着微酸的环境。     

脂质体重组和脂蛋白体在植物生物膜研究中的应用

脂质体是磷脂在一定条件下在水中形成的由脂质双分子层组成的内部为水相的闭合囊泡。在推动生物膜的研究进展中,它作为模式系统起着非常重要的作用,能用于研究膜蛋白的性质和功能;膜脂和膜蛋白的相互关系;膜的电化学性质等。近年来脂质体重组技术开始引入到植物学研究领域,用于对植物膜蛋白的研究。本文简要介绍了脂质体的制备和脂酶体重组的方法及其在植物生物膜研究中的应用。     

脂质体重组和脂蛋白体在植物生物膜研究中的应用

脂质体是磷脂在一定条件下在水中形成的由脂质双分子层组成的内部为水相的闭合囊泡。在推动生物膜的研究进展中,它作为模式系统起着非常重要的作用,能用于研究膜蛋白的性质和功能;膜脂和膜蛋白的相互关系;膜的电化学性质等。近年来脂质体重组技术开始引入到植物学研究领域,用于对植物膜蛋白的研究。本文简要介绍了脂质体的制备和脂酶体重组的方法及其在植物生物膜研究中的应用。     

支原体膜的结构与功能——支原体膜上ATPase动力学参数的测定

ATP(asc)是生物膜上一种重要的酶,它不仅参与能量代谢,物质运送,氧化磷酸化等重要生化过程,而且它与膜上磷脂的结合状态,将影响膜的流动性,从而影响膜的其他功能。因此,研究ATP_(asc)的性质和功能,对生物膜的结构与功     

付里叶变换偏振红外光谱法研究紫膜LB膜内菌紫质的取向

用付里叶变换偏振红外法测量了紫膜LB膜内菌紫质的酰胺Ⅰ、Ⅱ和A带的二色性,计算了菌紫质的α-螺旋取向.实验表明,紫膜内菌紫质的α-螺旋轴同膜法线的平均夹角为13°,即与膜平面的平均夹角为77°.