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α-環糊精對非離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑混合體系的界面及自組裝性質——結果和討論
來源:上海謂載 瀏(liu)覽 1104 次 發布(bu)時(shi)間:2020-12-22
結果和討論
界面(mian)行為、臨界膠(jiao)束濃(nong)度和表面(mian)過(guo)剩
圖1恒定(ding)2 mM濃(nong)度下Mega-10和DPS的界(jie)面(mian)張力(γ)變(bian)化與(yu)α-CD濃(nong)度的關系(xi)圖
圖(tu)(tu)1顯示了(le)(le)(le)(le)(le)2 mM Mega-10和(he)(he)(he)(he)DPS溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)界面張力(li)(γ)隨(sui)不(bu)同α-CD濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化。兩種表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)界面張力(li)值均隨(sui)α-CD濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)而增加(jia)。這(zhe)(zhe)種行(xing)為表(biao)(biao)(biao)明α-CD與(yu)Mega-10和(he)(he)(he)(he)DPS形成(cheng)包(bao)(bao)合(he)(he)物(wu),這(zhe)(zhe)些包(bao)(bao)合(he)(he)物(wu)沒(mei)有任何(he)表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)。在(zai)沒(mei)有α-CD的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),不(bu)同濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)α-CD的(de)(de)(de)(de)界面張力(li)對應(ying)于γ值,這(zhe)(zhe)證實了(le)(le)(le)(le)(le)CD本身不(bu)具有表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)(數(shu)據(ju)未顯示)。圖(tu)(tu)2顯示了(le)(le)(le)(le)(le)Mega-10和(he)(he)(he)(he)DPS(αDPS=0.8)混合(he)(he)體系在(zai)不(bu)同α-CD濃(nong)(nong)度(du)(du)下(xia)的(de)(de)(de)(de)總(zong)表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)γvs.log曲線。每條曲線顯示與(yu)cmc對應(ying)的(de)(de)(de)(de)斷點(dian)。在(zai)圖(tu)(tu)2中,由于α-CD中加(jia)入了(le)(le)(le)(le)(le)表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)單體,通過(guo)降低本體中的(de)(de)(de)(de)游離表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)單體濃(nong)(nong)度(du)(du)延遲了(le)(le)(le)(le)(le)膠束形成(cheng)過(guo)程,因此(ci)每條曲線也移向更高的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)濃(nong)(nong)度(du)(du)。此(ci)外,cmc以(yi)上(shang)表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)γ值與(yu)α-CD濃(nong)(nong)度(du)(du)無(wu)關(圖(tu)(tu)2)。這(zhe)(zhe)表(biao)(biao)(biao)明表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)與(yu)α-CD形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)包(bao)(bao)合(he)(he)物(wu)不(bu)參與(yu)界面吸(xi)附(fu)。在(zai)α-DPS=0.0、0.2、0.4、0.6和(he)(he)(he)(he)1.0時,在(zai)不(bu)存在(zai)和(he)(he)(he)(he)存在(zai)2-8mmα-CD濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),獲得(de)了(le)(le)(le)(le)(le)類似(si)的(de)(de)(de)(de)曲線圖(tu)(tu)(數(shu)據(ju)未顯示)。Mega-10和(he)(he)(he)(he)DPS的(de)(de)(de)(de)α-CD濃(nong)(nong)度(du)(du)依賴性(xing)cmc值如(ru)圖(tu)(tu)3所示。圖(tu)(tu)3清(qing)楚(chu)地顯示了(le)(le)(le)(le)(le)cmc和(he)(he)(he)(he)α-CD濃(nong)(nong)度(du)(du)之間的(de)(de)(de)(de)線性(xing)關系。這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)行(xing)為是表(biao)(biao)(biao)面活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)α-CDs之間形成(cheng)包(bao)(bao)合(he)(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)另一(yi)(yi)個跡象,導(dao)致表(biao)(biao)(biao)觀cmc值增加(jia)。純Mega-10(5.75 mM)和(he)(he)(he)(he)DPS(2.57 mM)測(ce)定的(de)(de)(de)(de)cmc值與(yu)報告(gao)的(de)(de)(de)(de)文獻值一(yi)(yi)致[24–26]。
圖2界面張力γ與對數(shu)Cs/mol dm的曲線圖?不同α-CD濃度下Mega-10+DPS混合系(xi)統的α-DPS的3=0.80
圖3 Mega-10和DPS cmc依賴于α-CD濃度的曲線圖
根據(ju)γ與(yu)log Cs/mol dm的(de)曲線圖(tu)?3,我們(men)評(ping)估(gu)了(le)純表(biao)面活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑和(he)混合表(biao)面活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑在(zai)(zai)(zai)空(kong)氣(qi)-水界面上的(de)界面吸附參數,在(zai)(zai)(zai)沒(mei)有(you)和(he)存(cun)在(zai)(zai)(zai)不同(tong)的(de)α-CD濃度的(de)情況下(xia)。表(biao)面活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑在(zai)(zai)(zai)cmc下(xia)的(de)表(biao)面過量(liang)值(zhi)Γmax表(biao)示表(biao)面活(huo)(huo)(huo)性(xing)劑在(zai)(zai)(zai)空(kong)氣(qi)-水界面上的(de)吸附量(liang)。稀溶液的(de)表(biao)面過剩值(zhi)可根據(ju)吉(ji)布(bu)斯方程(cheng)確定,如下(xia)[27]:
式中,γ、C、R、T和(he)P為(wei)界(jie)(jie)面張力、表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)濃度(du)、理想氣體(ti)常數、溫度(du)和(he)壓力。純(chun)系(xi)統和(he)混合系(xi)統的(de)(de)(de)(de)Γmax值(zhi)(zhi)(zhi)如圖4所(suo)示(shi)。純(chun)Mega-10和(he)DPS分(fen)子的(de)(de)(de)(de)Γmax值(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)文(wen)獻報(bao)道的(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)(zhi)一致(zhi)[26,28]。圖4顯示(shi)Mega-10的(de)(de)(de)(de)Γmax值(zhi)(zhi)(zhi)略高(gao)于DPS。這一結(jie)果(guo)表(biao)明,與(yu)DPS相比(bi),Mega-10分(fen)子在(zai)空氣-水界(jie)(jie)面以更緊湊的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)式排列。兩(liang)種表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)Γmax值(zhi)(zhi)(zhi)隨著α-CD量的(de)(de)(de)(de)增加(jia)而減(jian)小,表(biao)明表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)物種從界(jie)(jie)面上的(de)(de)(de)(de)解(jie)吸(圖4)。這種行為(wei)是表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)與(yu)α-CD之(zhi)間存(cun)在(zai)相互作用的(de)(de)(de)(de)另一個(ge)證據。對于Mega-10和(he)DPS在(zai)不同DPS摩(mo)爾分(fen)數(αDPS)下的(de)(de)(de)(de)二元混合物,Γmax值(zhi)(zhi)(zhi)隨著DPS量的(de)(de)(de)(de)增加(jia)而減(jian)小,表(biao)明DPS在(zai)界(jie)(jie)面上吸附后(hou)形(xing)(xing)成混合單層。
圖4 Mega-10+DPS混合體系在水中和不同α-CD濃度下(xia)的(de)表面(mian)過(guo)剩(Γmax)與α-DPS的(de)曲線圖
根據(ju)cmc值,我們(men)評(ping)估(gu)了純表(biao)面(mian)活(huo)性劑系統和(he)混(hun)合(he)表(biao)面(mian)活(huo)性劑系統在(zai)不存(cun)在(zai)和(he)存(cun)在(zai)α-CD的(de)情況下(xia)的(de)膠束(shu)化標準自由能(數據(ju)未顯示)[27],隨后,通(tong)過膠束(shu)轉移標準自由能評(ping)估(gu)添加(jia)(jia)(jia)劑對膠束(shu)化的(de)影響(xiang)(?GM,tr 0),從(cong)水相到含有α-CD的(de)水相[19]。這些值如圖5所示,在(zai)不同α-CD濃度下(xia),在(zai)整個DPS摩(mo)爾(er)分數范圍內為正值,表(biao)明(ming)α-CD的(de)存(cun)在(zai)使膠束(shu)形成不利。此外(wai),這些值隨著α-CD濃度的(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)而線(xian)性增(zeng)加(jia)(jia)(jia),在(zai)高α-CD濃度下(xia)斜率更(geng)高,表(biao)明(ming)混(hun)合(he)膠束(shu)的(de)形成延(yan)遲。
圖5:試驗結果(guo)的曲線(xian)圖?不同濃(nong)度α-CD中Mega-10+DPS的GM、tro和αDPS。實線(xian)表示最佳線(xian)性(xing)擬(ni)合
關聯常數(Ka)
為了進一(yi)步探(tan)索α-CD-Mega-10和α-CD-DPS之間的相(xiang)互作用(yong),我們根(gen)據γ與表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑濃(nong)度曲線的冰(bing)前濃(nong)度范圍,假設化學(xue)計量(liang)比(bi)為1:1,評(ping)估了表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑/α-CD絡(luo)合(he)物(wu)的締(di)合(he)常數(shu)(Ka)。表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑-鎘絡(luo)合(he)物(wu)(S/CD)的整(zheng)體表(biao)達式如下[13]:
其中,CD/S、[S]f、[CD]f、CD0和(he)(he)S0分別為包合物(wu)、游離(li)表(biao)面活性劑(ji)、游離(li)CD、總(zong)CD和(he)(he)總(zong)表(biao)面活性劑(ji)濃度。通過組合和(he)(he)重新排列等式。9-11,我們得到(dao)了以下(xia)關系(xi)式:
公式12的重新排(pai)列給出了以下等式:
根據γ圖確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)游離(li)表面(mian)活性(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)濃度(du)(du)(例如,見圖2)。在(zai)(zai)存(cun)在(zai)(zai)CD的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),前(qian)冰(bing)層(ceng)區域中特定(ding)(ding)γ值(zhi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)單(dan)體(ti)表面(mian)活性(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)濃度(du)(du)(S0)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加是表面(mian)活性(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)結(jie)合(he)(he)(he)到CD的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)度(du)(du)量,即S0-[S]f=CD。從公(gong)式(shi)(shi)13可(ke)(ke)以看(kan)出,S0-[S]f應(ying)與(yu)S0/[S]f或S0/[S]f-1具有斜率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)線性(xing)(xing)(xing)關(guan)系(xi)?1/Ka。我們已(yi)獲得等式(shi)(shi)13的(de)(de)(de)(de)(de)(de)線性(xing)(xing)(xing)圖(未(wei)顯示數據)。表1列出了(le)Mega-10+α-CD和DPS+α-CD包合(he)(he)(he)物在(zai)(zai)不同(tong)α-CD下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Ka值(zhi)。就兩個客(ke)體(ti)分子與(yu)CD的(de)(de)(de)(de)(de)(de)締合(he)(he)(he)總(zong)結(jie)合(he)(he)(he)能而言,締合(he)(he)(he)常(chang)數僅(jin)偏(pian)離(li)約12%,對應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)(he)(he)能差異(yi)僅(jin)為1.4%,因此可(ke)(ke)以認為是相(xiang)(xiang)當可(ke)(ke)比的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。從Ka值(zhi)來看(kan),DPS分子與(yu)α-CD的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)互(hu)作用(yong)似乎比Mega-10更(geng)強烈(lie),因為烷(wan)基(ji)(ji)(ji)鏈稍長(chang),極(ji)性(xing)(xing)(xing)頭(tou)基(ji)(ji)(ji)團體(ti)積(ji)較小(以防止空間位阻)。由于疏(shu)水(shui)相(xiang)(xiang)互(hu)作用(yong)(與(yu)Mega-10相(xiang)(xiang)比,DPS中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷凍水(shui)外(wai)殼更(geng)大(da))和范德華相(xiang)(xiang)互(hu)作用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加,較長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳鏈將提供更(geng)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)驅動(dong)力。此外(wai),親水(shui)性(xing)(xing)(xing)頭(tou)部基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)可(ke)(ke)通(tong)過與(yu)環糊精(jing)邊緣(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)醇的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫鍵作用(yong),具有額(e)外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)絡(luo)合(he)(he)(he)物穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)。表面(mian)活性(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)-鎘(ge)絡(luo)合(he)(he)(he)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)還通(tong)過2D NMR進(jin)(jin)行了(le)研究,并在(zai)(zai)手稿的(de)(de)(de)(de)(de)(de)后(hou)半(ban)部分進(jin)(jin)行了(le)介紹(shao)。Satake等人測(ce)定(ding)(ding)了(le)α-CD和十(shi)二烷(wan)基(ji)(ji)(ji)磺酸鈉(na)、十(shi)二烷(wan)基(ji)(ji)(ji)氯化(hua)銨、十(shi)二烷(wan)基(ji)(ji)(ji)三甲基(ji)(ji)(ji)氯化(hua)銨、十(shi)二烷(wan)基(ji)(ji)(ji)氯化(hua)吡啶(ding)和十(shi)二烷(wan)基(ji)(ji)(ji)苯磺酸鈉(na)包合(he)(he)(he)物2140 M的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Ka值(zhi)?12270米?12480米?12800米?15730米?1.分別為[14]。參(can)考文獻[7]給出了(le)綁定(ding)(ding)常(chang)數評估的(de)(de)(de)(de)(de)(de)詳(xiang)細概述。
表(biao)1不同(tong)α-CD濃(nong)度下α-CD與(yu)DPS和Mega-10的(de)1:1包合物(wu)的(de)締合常(chang)數(Ka)值
核磁共振
為(wei)了(le)證實DPS-α-CD復合(he)物的(de)(de)(de)Ka值(zhi)與Mega-10-α-CD復合(he)物的(de)(de)(de)Ka值(zhi)具有可比(bi)性(xing),我們進(jin)行了(le)NMR測(ce)量,其(qi)中我們用(yong)(yong)(yong)α-CD滴(di)定了(le)表(biao)面(mian)活性(xing)劑(ji)的(de)(de)(de)冰前濃度。圖6顯(xian)示(shi)了(le)通過NMR用(yong)(yong)(yong)α-CD滴(di)定表(biao)面(mian)活性(xing)劑(ji)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據。將NMR滴(di)定數(shu)(shu)(shu)據擬合(he)至等式6,得出(chu)結合(he)常數(shu)(shu)(shu)Ka為(wei)286±16 M?1表(biao)示(shi)Mega-10和α-CD之間的(de)(de)(de)相互(hu)作用(yong)(yong)(yong),Ka為(wei)729±8 M?1用(yong)(yong)(yong)于DPS與α-CD之間的(de)(de)(de)相互(hu)作用(yong)(yong)(yong)。這里,就(jiu)兩個客體分子與鎘的(de)(de)(de)締合(he)總結合(he)能而言(yan),締合(he)常數(shu)(shu)(shu)僅(jin)偏(pian)離(li)約14%,因此可以認為(wei)是相當可比(bi)的(de)(de)(de),并且與從(cong)界面(mian)研究中獲得的(de)(de)(de)締合(he)常數(shu)(shu)(shu)很好地(di)對應。然而,核磁共振滴(di)定得到的(de)(de)(de)絕(jue)對Ka值(zhi)與界面(mian)張力數(shu)(shu)(shu)據得到的(de)(de)(de)值(zhi)不同。上述(shu)差異也已在前面(mian)描述(shu)過[14,29,30]。
圖(tu)6核(he)磁(ci)共振(zhen)滴定數(shu)據。繪制了鎘(ge)(ge)表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)復合物的濃(nong)度(du)與鎘(ge)(ge)濃(nong)度(du)的關系(xi)(xi)圖(tu)。表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)濃(nong)度(du)保持恒定在1mm。虛線表示最佳(jia)擬(ni)合。填充圓(yuan)和開放圓(yuan)分(fen)別表示DPS-α-CD系(xi)(xi)統和Mega-10-α-CD系(xi)(xi)統的數(shu)據
圖(tu)7a顯(xian)示(shi)了α-CD、DPS和(he)(he)Mega-10的(de)示(shi)意圖(tu),以簡化(hua)表面(mian)活性(xing)劑原(yuan)子(zi)(zi)與CD原(yuan)子(zi)(zi)的(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)。2DROESY數據(ju)證明表面(mian)活性(xing)劑的(de)烷(wan)基(ji)鏈(lian)包含(han)在α-環糊精的(de)疏(shu)水腔中(zhong)。光譜如圖(tu)7b和(he)(he)c所示(shi)。可(ke)以看到(dao)(dao)表面(mian)活性(xing)劑共(gong)振與位于(yu)環糊精空腔內(nei)的(de)HIII、HV和(he)(he)HVI共(gong)振的(de)交(jiao)叉峰。未觀察(cha)到(dao)(dao)分子(zi)(zi)(HI、HII和(he)(he)HIV)外(wai)部與環糊精原(yuan)子(zi)(zi)的(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)。對于(yu)這兩種(zhong)表面(mian)活性(xing)劑,與HIII和(he)(he)HV的(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)似乎覆(fu)蓋了從末端甲基(ji)到(dao)(dao)H3的(de)整個烷(wan)基(ji)鏈(lian)。這意味(wei)著幾(ji)個不同的(de)復雜幾(ji)何形狀和(he)(he)穿透深(shen)度之間的(de)快(kuai)速交(jiao)換。在鎘原(yuan)子(zi)(zi)和(he)(he)親(qin)水性(xing)頭基(ji)之間沒有觀察(cha)到(dao)(dao)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)。
圖(tu)7α-CD(所示為一個吡喃葡萄(tao)糖苷單元)、DPS和(he)Mega-10的(de)(de)示意圖(tu)。表(biao)(biao)面(mian)活性劑(ji)和(he)α-CD的(de)(de)2D-ROESY光譜的(de)(de)關注區域。阿(a)拉伯數(shu)字(zi)表(biao)(biao)示表(biao)(biao)面(mian)活性劑(ji)原子,而羅馬數(shu)字(zi)表(biao)(biao)示CD原子。b為DPS-α-CD系(xi)統。Mega-10-α-CD系(xi)統的(de)(de)c
混合膠束的形成及相互作用參數
圖8顯示了Mega-10和DPS二元混(hun)(hun)合(he)物(wu)(wu)在純水和不(bu)同α-CD濃度(2–8 mM)下的(de)混(hun)(hun)合(he)cmc值(zhi)。從圖8可以清楚地看出,α-CD中的(de)混(hun)(hun)合(he)cmc值(zhi)高于純水中的(de)值(zhi),并且(qie)這些值(zhi)隨著α-CD濃度的(de)增加而增加。為了評估混(hun)(hun)合(he)膠(jiao)束(shu)(shu)(shu)的(de)行為,即混(hun)(hun)合(he)膠(jiao)束(shu)(shu)(shu)是否(fou)表(biao)現出理想或非理想行為,我們使用(yong)了偽相分離模型[31]。簡言之,根據該模型,膠(jiao)束(shu)(shu)(shu)被(bei)認為是宏觀(guan)相,與含有相應單(dan)體的(de)溶液相平衡。對于表(biao)面活性(xing)劑的(de)理想二元混(hun)(hun)合(he)物(wu)(wu),cmc由等式[31]關(guan)聯
圖(tu)8 Mega-10+DPS混(hun)合系統的混(hun)合臨(lin)界(jie)膠(jiao)束濃度(cmc)與αDPS的曲線圖(tu)。填充(chong)圓、正方形(xing)、菱(ling)形(xing)、三角形(xing)和反向三角形(xing)分別表示存在(zai)0(填充(chong)圓)、2(填充(chong)正方形(xing))、4(填充(chong)菱(ling)形(xing))、6(填充(chong)三角形(xing))和8(填充(chong)反向三角形(xing))mMα-CD時的實(shi)驗cmc。實(shi)線表示理想的cmc
由(you)于(yu)二元混(hun)(hun)合(he)物(wu)的(de)組分在結構(gou)上(shang)(shang)彼此不同(tong),因此由(you)于(yu)頭部(bu)和尾部(bu)基團(tuan)的(de)不同(tong),預計會出現(xian)非理想行為。在不存在和存在不同(tong)α-CD濃度的(de)情(qing)況下,在整(zheng)個混(hun)(hun)合(he)范圍內,實驗(yan)cmc值(zhi)接近(jin)理想cmc*值(zhi),表明混(hun)(hun)合(he)膠束的(de)形(xing)成在本質上(shang)(shang)接近(jin)理想(圖8)。α、β和γ-CDs與離子表面(mian)活性(xing)劑混(hun)(hun)合(he)物(wu)的(de)理想行為相似[19–21]。
這些結果已通過使用(yong)規則(ze)溶(rong)液理論(lun)得到(dao)進一步證實,該(gai)理論(lun)不僅表征了(le)混(hun)合(he)膠束(shu)中的(de)相互作(zuo)用(yong)參數(shu)bmic 12,而且還解釋了(le)與(yu)理想的(de)偏(pian)差[32]。X1是膠束(shu)中DPS的(de)摩(mo)爾分數(shu),可(ke)根據以下方(fang)程式迭代計算(suan):
根據X1值(zhi),可通過(guo)以(yi)下方(fang)程式計算相互(hu)作用參(can)數bmic 12:
bmic 12值(zhi)表(biao)(biao)明(ming)(ming)兩種表(biao)(biao)面活性劑(ji)之(zhi)間的(de)(de)相互作(zuo)用程度,從而(er)導致(zhi)偏(pian)離(li)理(li)想行(xing)為(wei)。bmic 12的(de)(de)負值(zhi)和(he)正值(zhi)分別表(biao)(biao)明(ming)(ming)混(hun)(hun)合膠(jiao)束中兩種表(biao)(biao)面活性劑(ji)之(zhi)間的(de)(de)吸(xi)引和(he)排斥作(zuo)用。對(dui)于(yu)理(li)想混(hun)(hun)合,bmic 12值(zhi)應接近(jin)于(yu)零(ling)。在(zai)2和(he)8 mMα-CD下,為(wei)當前二(er)元混(hun)(hun)合物(wu)計算的(de)(de)bmic 12值(zhi)分別為(wei)0.32和(he)0.21。這(zhe)些(xie)值(zhi)非常接近(jin)在(zai)水系(xi)統中評估的(de)(de)值(zhi)0.23。參(can)(can)考文獻[22,23]列出了不同表(biao)(biao)面活性劑(ji)混(hun)(hun)合物(wu)相互作(zuo)用參(can)(can)數(shu)的(de)(de)詳細概述。由于(yu)α-CD存在(zai)時bmic 12值(zhi)沒有顯(xian)著變化,且這(zhe)些(xie)值(zhi)接近(jin)于(yu)零(ling),表(biao)(biao)明(ming)(ming)混(hun)(hun)合膠(jiao)束的(de)(de)形成(cheng)在(zai)本質上接近(jin)理(li)想。
圖(tu)9 Mega-10+DPS混合體系(xi)在水中(zhong)和不(bu)同(tong)α-CD濃度(du)下的(de)(de)膠(jiao)束(X1)與(yu)α-DPS的(de)(de)曲線(xian)圖(tu)
根據方(fang)程式15,我們(men)計算了(le)(le)在(zai)不(bu)存(cun)在(zai)和存(cun)在(zai)α-CD的(de)(de)(de)(de)情況下當前二元(yuan)混(hun)合物的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)組成(cheng)(cheng)(cheng)(X1)。圖(tu)(tu)9顯示了(le)(le)混(hun)合膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)(X1)和體(ti)積摩(mo)爾(er)分數(α1)中(zhong)表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)組成(cheng)(cheng)(cheng)。從圖(tu)(tu)9可以得出結論,在(zai)αDPS=0.2時(shi),混(hun)合膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)中(zhong)DPS的(de)(de)(de)(de)組成(cheng)(cheng)(cheng)接近(jin)40%。存(cun)在(zai)α-CD時(shi)的(de)(de)(de)(de)X1值始終低于水(shui)的(de)(de)(de)(de)X1值。這種行(xing)為(wei)可能(neng)反(fan)映出α-CD通(tong)(tong)過(guo)降低其結合最強的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)來改變成(cheng)(cheng)(cheng)分(見Ka值)。一般來說,CDs不(bu)與膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)相互(hu)作用,但CDs可能(neng)通(tong)(tong)過(guo)與溶液中(zhong)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)相互(hu)作用影(ying)響膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)的(de)(de)(de)(de)組成(cheng)(cheng)(cheng),從而改變膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)的(de)(de)(de)(de)平(ping)衡和組成(cheng)(cheng)(cheng)。熒光(guang)各向異性(xing)(xing)為(wei)了(le)(le)研究混(hun)合膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)中(zhong)兩(liang)種不(bu)同組分的(de)(de)(de)(de)行(xing)為(wei),我們(men)還(huan)使(shi)用RB作為(wei)熒光(guang)探針(zhen)進行(xing)了(le)(le)偏振熒光(guang)測(ce)量(liang)(liang)。這種探針(zhen)在(zai)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)介質中(zhong)已經得到了(le)(le)很好的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)征[33]。探針(zhen)熒光(guang)發射的(de)(de)(de)(de)去極(ji)化(hua)程度是其激發態壽命(ming)期間旋轉擴散的(de)(de)(de)(de)度量(liang)(liang)。熒光(guang)各向異性(xing)(xing)(r)通(tong)(tong)過(guo)Perrin方(fang)程與探針(zhen)周圍的(de)(de)(de)(de)粘(zhan)度相關,如下[34]:
其(qi)中r0是在沒有旋(xuan)轉自(zi)由(you)度的(de)(de)情況下獲得的(de)(de)發射各向異性的(de)(de)極限值(zhi),k是波(bo)爾茲曼常數,T是溫度,τ是熒光(guang)團激發態(tai)的(de)(de)平均壽命,V是探(tan)針的(de)(de)有效分子體積,h是探(tan)針周圍的(de)(de)粘度。從等式17可(ke)以看出(chu),r值(zhi)越高,剛性越高,反之亦然。
在(zai)(zai)這(zhe)項(xiang)工作中,我(wo)(wo)們研(yan)究了(le)(le)RB與(yu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)-α-CD-水(shui)(shui)三元(yuan)(yuan)體系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)詳細相互作用(yong),以(yi)便系統地研(yan)究RB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)化行(xing)為。在(zai)(zai)進(jin)入(ru)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)介(jie)質(zhi)之前(qian),我(wo)(wo)們排(pai)除了(le)(le)RB與(yu)水(shui)(shui)溶液和(he)水(shui)(shui)溶液α-CD介(jie)質(zhi)中前(qian)冰層(ceng)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)濃(nong)(nong)度(1 mM)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)合(he)(he)行(xing)為。圖(tu)10顯示(shi)了(le)(le)在(zai)(zai)冰層(ceng)前(qian)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)濃(nong)(nong)度下(xia)(xia),Mega-10和(he)DPS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)RB各(ge)向(xiang)異性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)行(xing)為。在(zai)(zai)水(shui)(shui)中和(he)存在(zai)(zai)α-CD(8mm)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),我(wo)(wo)們未觀(guan)察到(dao)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)RB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)右旋值(zhi)有(you)任何顯著(zhu)(zhu)(zhu)變化。從圖(tu)10獲得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果意味著(zhu)(zhu)(zhu)探針(zhen)RB不(bu)與(yu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)單體、環糊精和(he)α-CD表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)包(bao)合(he)(he)物結(jie)(jie)合(he)(he)。在(zai)(zai)這(zhe)些初始測量之后,我(wo)(wo)們將我(wo)(wo)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗方法擴展到(dao)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)介(jie)質(zhi),以(yi)觀(guan)察RB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)向(xiang)異性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)行(xing)為。圖(tu)11顯示(shi)了(le)(le)純(chun)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)以(yi)及Mega-10和(he)DPS二(er)元(yuan)(yuan)混(hun)合(he)(he)物(15mm)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)α-CD(2-8mm)依賴性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)各(ge)向(xiang)異性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)行(xing)為。從圖(tu)11可(ke)以(yi)得出一(yi)些有(you)趣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)論。首先,圖(tu)11清(qing)楚(chu)地表(biao)(biao)(biao)明(ming),在(zai)(zai)水(shui)(shui)介(jie)質(zhi)中,純(chun)Mega-10的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)比(bi)DPS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)具有(you)更(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微粘度。這(zhe)種行(xing)為可(ke)以(yi)用(yong)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)分(fen)子(zi)(zi)在(zai)(zai)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)堆積(ji)排(pai)列來解釋,表(biao)(biao)(biao)明(ming)Mega-10膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)堆積(ji)比(bi)DPS膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)更(geng)緊密。對(dui)于二(er)元(yuan)(yuan)混(hun)合(he)(he)物,r值(zhi)隨(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)DPS(αDPS)摩爾分(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加而(er)減小(xiao),這(zhe)表(biao)(biao)(biao)明(ming)DPS被誘(you)導到(dao)混(hun)合(he)(he)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)中產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)剛性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)結(jie)(jie)構較(jiao)低(參見圖(tu)11中最左邊(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)圖(tu)例)。其次,在(zai)(zai)DPS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)每(mei)摩爾分(fen)數(shu)下(xia)(xia),r值(zhi)隨(sui)α-CD濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加而(er)線性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)減小(xiao)。盡管隨(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)α-CD濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加,在(zai)(zai)αDPS=0.0時,r值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)更(geng)為瞬時。我(wo)(wo)們注意到(dao),r值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)瞬時降(jiang)(jiang)低是(shi)(shi)由于膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低。為了(le)(le)證實(shi)這(zhe)一(yi)結(jie)(jie)果,我(wo)(wo)們在(zai)(zai)20 mM濃(nong)(nong)度下(xia)(xia)對(dui)αDPS=0.0(即Mega-10)進(jin)行(xing)了(le)(le)各(ge)向(xiang)異性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)測量,圖(tu)12中繪(hui)制(zhi)了(le)(le)Mega-10的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)測r值(zhi),并與(yu)15 mM濃(nong)(nong)度下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)αDPS=1.0(即DPS)進(jin)行(xing)了(le)(le)比(bi)較(jiao)。正如我(wo)(wo)們所(suo)見,隨(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)α-CD濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加,Mega-10(20 mM)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)r值(zhi)沒有(you)瞬時下(xia)(xia)降(jiang)(jiang),這(zhe)表(biao)(biao)(biao)明(ming)圖(tu)11中r值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)急劇下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)是(shi)(shi)由于膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低。DelaCruz等(deng)人研(yan)究了(le)(le)RB衍生(sheng)物與(yu)陰(yin)離子(zi)(zi)、陽(yang)離子(zi)(zi)和(he)非離子(zi)(zi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相互作用(yong),并得出結(jie)(jie)論,RB衍生(sheng)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)酯鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電荷和(he)長度控制(zhi)著(zhu)(zhu)(zhu)與(yu)不(bu)同膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)束(shu)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相互作用(yong)[35]。
圖(tu)10水和不同α-CD濃度下熒光各(ge)向(xiang)異性r與(yu)前冰層表(biao)面活性劑濃度的曲線(xian)圖(tu)
圖(tu)(tu)11不同αDPS下(xia)熒光各向異性r與α-CD濃度的關(guan)系(xi)圖(tu)(tu)
圖12恒定表面活(huo)性(xing)劑濃(nong)度(Mega-10,20 mM和(he)DPS,15 mM)下熒光各向異(yi)性(xing)r與α-CD濃(nong)度的關系(xi)圖