摘要

我們利用(yong)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)敏感技(ji)術(shu)振動頻率(lv)產生光譜結合表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)力(li)(li)測量，獲(huo)得(de)了(le)水(shui)上自(zi)組裝偶(ou)氮苯(ben)基光開關脂質(zhi)(zhi)單層的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)洞察(cha)。光脂質(zhi)(zhi)可(ke)經歷波長依賴、光觸發(fa)的(de)(de)(de)(de)順(shun)/反和(he)反/順(shun)異構(gou)化(hua)，允(yun)許(xu)可(ke)逆控制(zhi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)力(li)(li)和(he)單層中(zhong)脂質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)順(shun)序(xu)。如果(guo)光開關脂質(zhi)(zhi)嵌入傳統磷脂層，如1,2-二棕櫚(lv)酰-sn-甘油-3-磷脂（DPPC），我們表(biao)(biao)明，偶(ou)氮苯(ben)基脂質(zhi)(zhi)在其兩種狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)切換(huan)會影響DPPC的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)力(li)(li)和(he)分(fen)(fen)子(zi)(zi)順(shun)序(xu)。值得(de)注意(yi)的(de)(de)(de)(de)是(shi)，具(ju)有較(jiao)高表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)（順(shun)式狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)）具(ju)有較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)有序(xu)度。這(zhe)個違反直覺的(de)(de)(de)(de)結果(guo)可(ke)以(yi)通過注意(yi)到順(shun)式狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)偶(ou)氮苯(ben)部分(fen)(fen)具(ju)有更高的(de)(de)(de)(de)偶(ou)極矩來理(li)解，因此有利于與水(shui)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)互作用(yong)。系(xi)統的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)自(zi)由(you)能通過與界面(mian)(mian)(mian)上的(de)(de)(de)(de)脂質(zhi)(zhi)頭基的(de)(de)(de)(de)靜(jing)電相(xiang)互作用(yong)而降低（表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓(ya)力(li)(li)增(zeng)加），導致脂質(zhi)(zhi)尾(wei)與順(shun)式偶(ou)氮苯(ben)形成環(huan)。這(zhe)種光開關脂質(zhi)(zhi)尾(wei)部的(de)(de)(de)(de)紊亂擾(rao)亂了(le)DPPC的(de)(de)(de)(de)有序(xu)性。

介紹

偶(ou)氮(dan)苯基表(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑分子的(de)(de)(de)(de)自組裝單分子膜是獨(du)特的(de)(de)(de)(de)光(guang)開關界面，在納米技術中具有潛在的(de)(de)(de)(de)傳感器(qi)應(ying)用。1-3使(shi)用波長約400 nm的(de)(de)(de)(de)光(guang)在順式(shi)和反(fan)式(shi)狀態之(zhi)間(jian)切換表(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑可(ke)導致表(biao)(biao)面壓力、表(biao)(biao)面電位、，囊泡(pao)穩定性(xing)(xing)，和臨界膠束(shu)濃度。2,4-7研究(jiu)還(huan)表(biao)(biao)明，將偶(ou)氮(dan)苯基表(biao)(biao)面活性(xing)(xing)劑嵌(qian)入人(ren)工膜中，可(ke)以對(dui)機(ji)械(xie)敏感膜通(tong)道蛋白的(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)進行外部光(guang)學控制。8因此，了解切換過(guo)(guo)程(cheng)背后的(de)(de)(de)(de)分子細節對(dui)于人(ren)工門控機(ji)制的(de)(de)(de)(de)開發，最終可(ke)能用于生物學和醫學應(ying)用。9盡管其重要性(xing)(xing)，但(dan)對(dui)開關過(guo)(guo)程(cheng)缺乏詳(xiang)細的(de)(de)(de)(de)分子水(shui)平的(de)(de)(de)(de)理解。5

在此(ci)，我(wo)們(men)(men)研究了光(guang)(guang)(guang)開關(guan)(guan)脂(zhi)質DT Azo-5P（圖1）的(de)(de)(de)單(dan)層，其為純的(de)(de)(de)，并與(yu)(yu)脂(zhi)質1,2-二(er)棕櫚酰(xian)-sn-甘油-3-磷酸膽堿（DPPC）混合。如圖1中(zhong)的(de)(de)(de)UV/vis光(guang)(guang)(guang)譜所(suo)示，光(guang)(guang)(guang)活性脂(zhi)質可(ke)分(fen)(fen)(fen)別(bie)用370和(he)(he)450 nm的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)從其反式狀態(tai)切換到順式狀態(tai)并返回。我(wo)們(men)(men)將表(biao)(biao)面壓力(li)測(ce)量與(yu)(yu)無標簽、寬帶振(zhen)動和(he)(he)頻(pin)率產(chan)生（VSFG）光(guang)(guang)(guang)譜相(xiang)(xiang)結(jie)合。10這些(xie)技(ji)術使我(wo)們(men)(men)能夠研究空氣-水(shui)界面上(shang)的(de)(de)(de)脂(zhi)質分(fen)(fen)(fen)子(zi)單(dan)層。可(ke)以(yi)(yi)獲得(de)有(you)(you)關(guan)(guan)脂(zhi)質與(yu)(yu)水(shui)分(fen)(fen)(fen)子(zi)相(xiang)(xiang)互(hu)作用的(de)(de)(de)信(xin)息以(yi)(yi)及脂(zhi)質的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)結(jie)構。在非線性光(guang)(guang)(guang)學(xue)技(ji)術VSFG中(zhong)，紅(hong)外(wai)（IR）光(guang)(guang)(guang)束(shu)和(he)(he)可(ke)見光(guang)(guang)(guang)（VIS）光(guang)(guang)(guang)束(shu)在界面處組合，產(chan)生具有(you)(you)兩個(ge)入射(she)光(guang)(guang)(guang)束(shu)和(he)(he)頻(pin)率的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)。如果紅(hong)外(wai)線與(yu)(yu)分(fen)(fen)(fen)子(zi)振(zhen)動共(gong)振(zhen)，信(xin)號(hao)就會強(qiang)烈增強(qiang)。已經證明，這種通過分(fen)(fen)(fen)子(zi)振(zhen)動的(de)(de)(de)技(ji)術提供了有(you)(you)關(guan)(guan)脂(zhi)質分(fen)(fen)(fen)子(zi)構象和(he)(he)取向的(de)(de)(de)信(xin)息。11-18在中(zhong)心對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)介質中(zhong)禁止和(he)(he)頻(pin)產(chan)生，因(yin)為這是(shi)一(yi)種二(er)階非線性光(guang)(guang)(guang)學(xue)過程(cheng)。19因(yin)此(ci)，該技(ji)術對(dui)(dui)(dui)中(zhong)心對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)材料（如水(shui)表(biao)(biao)面）的(de)(de)(de)最(zui)外(wai)表(biao)(biao)面分(fen)(fen)(fen)子(zi)層敏感。相(xiang)(xiang)反，缺少信(xin)號(hao)表(biao)(biao)明界面上(shang)的(de)(de)(de)材料或(huo)分(fen)(fen)(fen)子(zi)群是(shi)中(zhong)心對(dui)(dui)(dui)稱(cheng)的(de)(de)(de)。對(dui)(dui)(dui)于(yu)金表(biao)(biao)面偶(ou)氮苯功能化(hua)自組裝單(dan)分(fen)(fen)(fen)子(zi)膜，SFG在測(ce)定光(guang)(guang)(guang)異(yi)構化(hua)的(de)(de)(de)截面和(he)(he)機(ji)理方(fang)面非常有(you)(you)用。得(de)出的(de)(de)(de)結(jie)論(lun)是(shi)，光(guang)(guang)(guang)異(yi)構化(hua)是(shi)由直接電子(zi)激發驅動的(de)(de)(de)，類似(si)于(yu)液相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)偶(ou)氮苯

我們(men)將證明，通過切換光(guang)脂(zhi)，可以可逆(ni)地控(kong)制表面壓力和(he)脂(zhi)類(lei)的分子順序(xu)。在同時(shi)含有(you)光(guang)脂(zhi)和(he)脂(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)DPPC的混合單層(ceng)中(zhong)，我們(men)可以通過光(guang)學(xue)切換偶氮苯基脂(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)來控(kong)制DPPC的順序(xu)。這為(wei)外部控(kong)制脂(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)相互作用提(ti)供了(le)一種新(xin)方法(fa)。

水面上單分子層膜通過磷脂光控開關實現可逆光學控制——摘要、介紹

水面上單分子層膜通過磷脂光控開關實現可逆光學控制——實驗

水面上單分子層膜通過磷脂光控開關實現可逆光學控制——結果與討論

水面上單分子層膜通過磷脂光控開關實現可逆光學控制——結論、致謝！