Kationos tenzidek membrán affinitásának jellemzése lipid monoréteg modell segítségével
Date: 2013
Subject: tenzidek
lipid monoréteg
membrán affinitás
kémia alapszak
lipid monoréteg
membrán affinitás
kémia alapszak
Abstract:
A szakdolgozatom célja az volt, hogy a víz/levegő határfelületen kialakított lipid unimolekuláris filmen vizsgáljam DTAB kationos tenzid penetrációjának hatékonyságát. Ezt Langmuir filmmérleges módszerrel terveztem megvalósítani. Lipid modellanyagként dipalmitoil-foszfatidil-kolint alkalmaztam, amely a biológiai sejtmembrán egyik legfőbb alkotója. A penetrációs hatékonyság hidrofobicitással való változásának tanulmányozásához összehasonlító méréseket végeztem TTAB kationos tenziddel, szintén Langmuir filmmérleges módszerrel.
A DTAB kationos tenzid felületaktivitásának és adszorpciós viselkedésének tanulmányozására felületi feszültség méréseket végeztem lemezkiszakításos módszerrel. Az általam mért adatokat irodalmi értékékekkel vetettem össze, majd elvégeztem a mért adatokkal a kiértékelést, meghatároztam az egyes koncentrációk esetében a felületi koncentráció értékeket, és az egyes koncentrációk esetében az egy molekulára eső területigényt.
A DTAB kationos tenziddel végzett méréseimmel megállapítottam, hogy a DTAB már igen kis koncentráció tartományban is mérhető és számottevő változást eredményez a lipid film oldalnyomásában, vagyis rendelkezik penetrációs képességgel. A méréseimmel azt is igazoltam, hogy a DTAB penetrációja során kölcsönhatásba lép a lipid molekulákkal. Ez a kölcsönhatás a penetrációra negatív hatással van, csökkenti a lipid monorétegbe juttatható kationos tenzidmolekulák számát. A kölcsönhatás feltételezhetően taszításban nyilvánul meg, amit a DPPC lipidmolkeulák közötti erős van der Waals kölcsönhatás indukál. Emellett megállapítottam, hogy a penetrációs hatékonyság csökken a lipid film komprimáltságával.
A penetrációs méréseket adott koncentrációjú TTAB kationos tenzid oldatokkal is elvégeztem, amely az alkil-ammónium-bromidok között az alkillánc hossza szerinti sorrendben a DTAB után következik, 14 szénatomot tartalmazó alkillánccal. Ezzel vizsgáltam a hidrofobicitás növekedésének hatását a penetráció hatékonyságára. A Langmuir filmmérleggel végzett méréseim szerint a TTAB jóval nagyobb mértékben penetrált, mint a DTAB. A nagyobb film oldalnyomás növekedés a hidrofób hajtóerő növekedésnek volt köszönhető, amely elősegítette a TTAB penetrációját a DTAB molekulákéhoz képest.
A méréseim alapján jellemezhető volt a DTAB lipid filmbe való penetrációja, ugyanakkor érdemes további vizsgálatokat végezni annak tanulmányozására hogyan befolyásolja pl. a hőmérséklet, a hidrofobitás, a pH, az ionerősség a penetráció folyamatát.
Abstract:
The aim of the present work was to investigate the penetrational efficiency of cationic surfactant using lipid unimolecular film created at the air/water interface.
The interaction of DTAB cationic surfactant with DPPC lipid monolayer was studied by using a Langmuir film balance technique. The efficiency of the penetration was determined with various DTAB concentrations at multiple monolayer densities. The effect of increased hidrophobicity on the membrane affinity was studied by comparing the penetration of two cationic surfactants with different alkyl chain lengths, DTAB and TTAB.
The surface activity and adsorption behaviour of DTAB surfactant were studied by equilibrium surface tension measurements using the Wilhelmy plate method. The results were compared to the data found in literature. From these measurements the surface excess concentration and the surface area per molecule were determined for DTAB in the studied concentration range.
It was found that DTAB possesses great penetrational ability since even at low concentrations, it induced significant changes in the surface pressure of lipid films. The penetration measurements also verify that DTAB interacts with the lipid molecules. Furthermore it was observed that the efficiency of penetration decreases with increased lipid monolayer density.
The interfacial behaviour of DTAB cationic surfactant was compared to that of TTAB cationic surfactant in two concentrations using penetration and surface tension measurements. The TTAB has an increased alkyl chain lenght leading to increased hydrophobicity. Based on the Langmuir balance measurements TTAB exhibited greater membrane affinity. This increased penetration is due to the increased hydrophobic interactions between the alkyl chains of the surfactants and the lipid.
The penetration of DTAB into a DPPC lipid monolayer could be characterized from these measurements, but it is well worth studying how other parameters, like the pH, temperature, and the ionic strength influence the membrane affinity of these cationic surfactants.
