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正交实验研究金属离子与磷脂酰甘油单分子膜间静电相互作用的物理因素

作 者: 张桥
导 师: 刘志存
学 校: 陕西师范大学
专 业: 生物物理学
关键词: 金属离子 LB膜 π-A曲线 正交实验 原子力显微镜 静电相互作用
分类号: Q6-3
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


随着现代生物技术的发展,制备高性能的膜材料显得尤为重要。LB膜是研究单分子膜最常用的工具,为单分子膜研究的新型方法提供了很重要的技术支持。金属离子是生物体生命活动中不可缺少的元素,它可调节细胞膜的结构、细胞周围环境的pH值以及维持细胞内外的渗透压,因此它在生物膜领域中占据重要的地位。金属离子主要通过静电或配位与单分子膜发生相互作用影响生物体的活动。但是,目前关于金属离子与单分子膜间相互作用的研究很少且没有普适的规律。本文主要目的是对金属离子与单分子膜间相互作用的规律做进一步的探究。基于金属离子与单分子膜静电相互作用,改变其外界因素研究对膜性能的影响,找到最佳成膜条件。由于该课题的研究对生物膜生命过程的形成有很大的潜在应用价值,因此也是科学家广泛关注的热点问题。本文第一章主要介绍了生物膜的发展过程,起源及应用。第二章主要从理论层面上分析金属离子与单分子膜静电相互作用。首先基于成膜物质PG两亲分子的结构特点,建立模型——点电荷模型;其次利用电磁理论分析此模型下离子间的的各种相互作用;最后分析并研究压膜过程中离子受力状况。本文第三章主要介绍了LB膜的优缺点、材料的要求、制备及实验所用仪器。本文第四章主要通过进行实验对其理论分析进行验证。重点研究胆固醇、亚相pH值、成膜物质的量及亚相物质等单因素对磷脂酰甘油单分子膜的影响。第五章主要介绍了正交实验方法及改变条件后对转移成的LB膜影响规律的验证。本文主要运用理论分析、控制变量、对比分析及实验探究等方法进行研究得出:(1)在亚相溶液相同,成膜物质等量的条件下,加不等量胆固醇,并随胆固醇的量逐渐增多,磷脂酰甘油单分子膜所形成的π-A曲线变化越加明显。(2)在成膜物质等量,胆固醇等量的条件下,随金属离子价态的逐渐增高,磷脂酰甘油单分子膜形成的π-A曲线变化越加明显。(3)运用正交实验方法优化得到最适PG单分子膜形成条件:亚相MgCl2、PG加入量30μL、pH值6.8、胆固醇加入量20μL。同时得到影响PG单分子成膜质量的结果:因素B高度显著,因素D显著,因素A不太显著,C不显著。(4)使用原子力显微镜观测得到胆固醇对膜排列有促进和聚集的作用。(5)通过实验很好的验证了理论分析结果。进一步佐证了理论分析的合理性与正确性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 生物膜模型的提出与发展  8-10
  1.2 Langmuir-Blodgett膜的简单介绍及其应用  10-11
  1.3 金属离子与外界因素分别对Langmuir-Blodgett膜影响的研究  11-13
  1.4 本论文研究的目的与意义  13-16
第2章 模型的简化与理论分析  16-24
  2.1 模型的简化  16-17
  2.2 极性头基和离子存在静电作用的有效范围  17-21
    2.2.1 静电力  18
    2.2.2 范德瓦耳斯力  18-20
    2.2.3 理想化模型的有效作用范围  20-21
  2.3 在压膜过程中极性分子与金属离子的受力分析  21-22
  2.4 分析标准的π-A曲线图  22-24
第3章 实验方法与仪器的简单介绍  24-32
  3.1 LB膜与LB膜技术的简单介绍  24-28
    3.1.1 LB膜的优点与缺点  24
    3.1.2 LB膜材料、溶剂、亚相及基片的要求  24-25
    3.1.3 LB膜装置  25
    3.1.4 LB膜的制备  25-26
    3.1.5 LB膜的沉积方式  26-28
  3.2 原子力显微镜  28-32
    3.2.1 原子力显微镜简介  28-29
    3.2.2 原子力显微镜技术  29-32
第4章 实验验证  32-44
  4.1 试剂与仪器  32-33
  4.2 实验方案设计及操作步骤  33-34
  4.3 实验结果与讨论  34-44
    4.3.1 验证:成膜物质的量对金属离子与PG单分子膜成膜的影响  34-37
    4.3.2 验证胆固醇对金属离子与PG单分子膜成膜的影响  37-39
    4.3.3 验证加入同等Chol时,金属离子价态对PG单分子膜成膜的影响  39-41
    4.3.4 验证pH值对金属离子与PG单分子膜成膜的影响  41-44
第5章 正交实验法优化PG单分子膜成膜的实验研究  44-56
  5.1 正交实验设计的简介  44
  5.2 正交实验分析方法  44-46
  5.3 设计正交实验研究影响PG单分子膜的因素  46-52
    5.3.1 正交实验的极差分析方法研究PG成膜的最佳成膜条件与影响主次顺序  48-50
    5.3.2 正交实验的方差分析方法研究PG成膜的最佳成膜条件与影响主次顺序  50-52
  5.4 AFM验证胆固醇对金属离子与PG单分子膜结构的影响  52-56
第6章 总结与展望  56-58
参考文献  58-62
致谢  62-64
攻读硕士学位期间研究成果  64

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中图分类: > 生物科学 > 生物物理学 > 生物物理学研究与实验
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