摘要

用表面張力法研究了牛血清白蛋白對IL型gemini表面活性劑[C10-4-C10im]Br2表面性質的影響。研究了不同溫度下臨界膠束濃度（CMC）與BSA濃度的關系。[C10-4-C10im]Br2的CMC隨著BSA濃度的增加以及系統溫度的升高而增加。界面參數，即；計算了最大表面過量濃度（Γmax）、每分子最小面積（Amin）和CMC下的表面壓力（ΔCMC）。此外，利用表面張力數據評估了吸附和膠束化的熱力學參數。結果表明，[C10-4-C10im]Br2與BSA的結合是自發(fā)的、放熱的。該過程是熵驅動的，疏水相互作用是主要驅動力。

圖形摘要

1.介紹

表面活性劑是由親水性和疏水性基團組成的兩親性物質，具有自聚集（膠束化）特性。由于它們能夠溶解水中的難溶物質，因此在制藥科學中發(fā)揮著重要作用。[1]它們已廣泛用于蛋白質折疊/去折疊和配體-蛋白質相互作用研究。例如，傳統的單鏈表面活性劑；十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉已被廣泛用于血清白蛋白的折疊、變性和結合分析。[2-10]最近，gemini表面活性劑因其在以下各個領域的廣泛應用而備受關注：生物化學、制藥和化妝品等。雙子表面活性劑屬于一類新型表面活性劑，在同一分子中含有兩個親水性頭基、兩個疏水性尾基和一個間隔基。[11]雙子表面活性劑的這種特殊設計使其優(yōu)于傳統的單鏈表面活性劑。gemini表面活性劑中存在兩個疏水鏈和兩個頭部基團，使其CMC值較低，具有比傳統表面活性劑更好的潤濕、起泡、分散和乳化性能。[12–14]gemini表面活性劑的一個特點是，可通過改變其結構元素來調節(jié)其性能（疏水尾、親水頭基團和間隔物）。[15]另一個吸引人的特點是，與傳統表面活性劑相比，較低數量的雙子表面活性劑足以產生相同的效果，因此，雙子表面活性劑被稱為綠色表面活性劑。與傳統表面活性劑一樣，雙子表面活性劑可以是陰離子、陽離子、非陰離子或兩性離子，具體取決于其性質gemini表面活性劑由于其可調特性，能夠與不同類型的分子和生物大分子（DNA和蛋白質）相互作用。[16-18]它們被用作納米顆粒合成的封蓋劑、藥物和藥物遞送劑、基因遞送劑等。[19-23]隨著以雙子表面活性劑為基礎的技術的進步，化學家們正在不斷尋找新的配方來設計具有吸引力的雙子表面活性劑。離子液體（IL）基于離子液體的雙子表面活性劑就是這種新型雙子表面活性劑的一個例子。由于離子液體的離子性質，基于離子液體的雙子表面活性劑在許多領域具有特殊的性質和潛在的應用。與傳統表面活性劑相比，離子液體的雙子表面活性劑具有較高的熱穩(wěn)定性、可忽略的蒸汽壓、較高的溶解能力和極性，粘度，溶劑相容性和密度。[24,25]ILs[26]和gemini表面活性劑[27-31]發(fā)現當使用到最佳濃度范圍時，可增加蛋白質的穩(wěn)定性。此外，咪唑環(huán)的存在為基于IL的gemini表面活性劑增加了一些附加功能，使其比傳統表面活性劑更為有益。咪唑頭基團的明顯極化率增加了自聚集IL型gemini表面活性劑的密度，從而使其能夠作為制備功能材料的超分子模板。[32,33]具有大咪唑頭基團的陽離子反膠束顯示出比季銨陽離子表面活性劑更高的溶質容量。[34,35]咪唑環(huán)和共表面活性劑之間的強大吸引力促進了共表面活性劑在（w/o）界面上的固定。因此，由于咪唑頭基團和芳香環(huán)之間通過π–π相互作用的強大吸引力[37]，它們可以形成致密的膜[36]，這在生物學上具有潛在的應用[38]最近，我們通過表面張力法研究了AMT對不同摩爾分數的IL型咪唑gemini表面活性劑界面性質的影響。[39]

也有報道稱，IL型雙子表面活性劑不僅比對應的單體表面活性劑與蛋白質的相互作用更強，而且比其他具有相同疏水鏈的常規(guī)表面活性劑更強。[40]相反，我們還發(fā)現，與單鏈表面活性劑相比， gemini表面活性劑表現出較弱的相互作用，并對溶菌酶產生更穩(wěn)定的作用。[41]在我們以前的出版物中，我們報告了gemini表面活性劑和ILs對球狀蛋白質和肽構象穩(wěn)定性的影響。[42–48]發(fā)現弱相互作用，如氫鍵、靜電、， 范德沃爾相互作用和疏水力是這些表面活性劑與蛋白質結合過程中最常見的相互作用。 我們已經觀察到，根據蛋白質的結構和動力學，ILs與蛋白質表現出不同的結合行為。 gemini表面活性劑與血清白蛋白、核糖核酸酶Sa、核糖核酸酶A和溶菌酶結合作用的研究表明，gemini表面活性劑與蛋白質的相互作用取決于它們之間的靜電和疏水作用的貢獻， 間隔區(qū)的長度和蛋白質表面上疏水電荷的分布。[49-52]

據報道，IL型雙子表面活性劑和蛋白質都有帶電荷基團和疏水部分，[53,54]它們通過某種復雜的相互作用相互作用，進而影響表面活性劑和蛋白質的性質。 從文獻中我們了解到，已經進行了大量的研究，主要集中在表面活性劑結構對蛋白質穩(wěn)定性的影響，然而，蛋白質對IL基gemini表面活性劑界面性質的影響很少被研究。 從藥學的角度來看，有必要研究蛋白質對表面活性劑的物理化學和熱力學性質的影響，因為其性質的微小變化可以改變表面活性劑的功能。 我們之前已經使用光譜技術描述了IL型雙子表面活性劑1,4-雙（3-十二烷基咪唑-1-基）丁烷溴與溶菌酶的可能相互作用。[55]在本研究中，我們報告了BSA對離子液體型雙子表面活性劑1,4-雙的界面和熱力學性質的影響 （3-癸基咪唑-1-基）丁烷溴（[C10-4-C10im]Br2）。在本研究中，我們選擇BSA作為模型蛋白，因為其結構和物理化學性質已得到很好的表征。[56,57]它是一種帶負電的球狀蛋白，由583個氨基酸殘基和17個二硫鍵組成。[56,58] BSA是一種與HAS具有70%序列相似性的同源蛋白質，因此，它被廣泛用作研究配體-蛋白質相互作用和篩選新合成化合物對蛋白質的影響的蛋白質模型。BSA是一種富含螺旋的蛋白質，其中α-螺旋、環(huán)和二硫鍵以蛋白質獲得的方式結合 心形3D結構。[59]BSA由三個同源結構域組成：I、II和III。每個結構域進一步細分為兩個亞結構域a和B。[60]亞結構域IIA和IIIA是疏水性的，作為主要結合位點。[61] BSA具有固有熒光探針，這使光譜技術能夠用于研究配體-蛋白質相互作用。BSA具有兩個色氨酸殘基，即疏水配體的主要結合位點子域IIA中的Trp-212和子域IA中的Trp-134。酪氨酸殘基（Tyr-263） 也存在于亞結構域IIA中。[62]因此，可以借助生物物理技術輕松分析亞結構域IIA中配體的結合。計算了不同濃度BSA下[C10-4-C10im]Br2的界面和熱力學參數，以確定BSA對蛋白質的濃度依賴效應 [C10-4-C10im]Br2。此外，在不同溫度下進行研究，以了解溫度變化是否對[C10-4-C10im]的界面性質有任何影響 本研究將廣泛了解蛋白質如何影響雙子表面活性劑的界面性質，并可能有助于擴大雙子表面活性劑在藥物傳遞中的應用。

牛血清白蛋白對表面的影響離子液體型雙子表面活性劑的性質——摘要、介紹

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