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Gemini/DNA复合膜在气/液界面上的性质研究

作　者: 康雪丽
导　师: 黄永民；陈启斌
学　校: 华东理工大学
专　业: 物理化学
关键词: Gemini表面活性剂 LB膜 DNA 复合单分子膜构型
分类号: TQ423
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

与传统表面活性剂相比,Gemini表面活性剂具有较低的临界胶束浓度、较高的表面活性、较低的C20值,具有良好的润湿、加溶、起泡及钙皂分散作用等。DNA作为一种阴离子电解质可以与阳离子Gemini表面活性剂发生静电作用。本文主要通过LB膜技术、原子力显微镜、傅里叶红外光谱、红外反射吸收光谱以及圆二色光谱等研究了季铵盐型阳离子Gemini表面活性剂(18-s-18)与DNA(双链DNA-dsDNA和单链DNA-ssDNA)之间的相互作用。18-s-18与ssDNA在界面上主要形成液态扩张膜,本文考查了连接基团对π-A等温线的影响。结果表明,复合体系的分子面积随着连接基团的增加而增加,s=10时达到最大值。这主要是由于当s<6时连接基团呈短棒状、平躺于界面,当s≥6连接基团的柔性和疏水性增强,在气/液界面上呈拱形甚至倒U型结构。利用红外光谱研究了18-s-18/ssDNA和18-s-18/dsDNA体系中DNA的构型。结果显示,气/液界面上18-s-18/ssDNA和18-s-18/dsDNA复合单分子膜中DNA的构型分别是单链DNA和双螺旋DNA；转移到基片后,双螺旋DNA中规整的碱基堆积遭到破坏,结构发生扭曲、变形,导致碱基中C=O吸收发生红移,但它仍然具有双链结构。利用圆二色光谱探讨了湿度对Gemini/dsDNA复合膜中DNA构型的影响。结果发现,当相对湿度为85%时,18-3-18/dsDNA和18-6-18/dsDNA复合膜中的DNA仍呈B型结构；当相对湿度降低为15%时,CD光谱中只出现了一个峰强更强的负峰,这说明dsDNA在复合膜中形成了左手螺旋的三级结构ψ-相,DNA分子紧密的堆积在一起形成高度致密的结构。另外,在18-8-18/dsDNA复合体系的LB膜中,DNA分子即在侧向聚集,不易形成三级结构,因此在相对湿度较低的情况下,仍然是以B类构型存在的。本文研究了DNA单双链对18-s-18/DNA复合膜性质的影响,利用AFM考查了复合体系的LB和LS膜的形貌。LS膜可获得复合膜上表面和下表面的信息而LB膜可探讨液流对其结构的影响。在18-s-18/dsDNA和18-s-18/ssDNA体系中,dsDNA和ssDNA分子并不是平躺于气/液界面上,而是呈“┒或┎”状排列的。当转移到LB膜中后,DNA分子发生了不同程度的卷曲、团聚,复合膜中纤维结构的高度达7-10 nm。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章综述  11-25
  1.1 单分子膜  11-14
    1.1.1 单分子膜的制备  11-12
    1.1.2 单分子膜的性质  12-13
      1.1.2.1 表面压  12
      1.1.2.2 π-A等温线  12-13
      1.1.2.3 单分子膜的稳定性  13
    1.1.3 影响单分子膜性质的因素  13-14
      1.1.3.1 成膜化合物分子的影响  13
      1.1.3.2 下相性质的影响  13-14
      1.1.3.3 温度的影响  14
      1.1.3.4 其他因素的影响  14
  1.2 LB膜  14-17
    1.2.1 LB系统  14-15
    1.2.2 LB膜的形成  15-16
    1.2.3 LB膜的特征  16
    1.2.4 LB膜技术的应用  16-17
      1.2.4.1 在超薄膜制备方面的应用  16
      1.2.4.2 在生命科学中的应用  16
      1.2.4.3 在电化学中的应用  16-17
  1.3 Gemini表面活性剂  17-19
    1.3.1 Gemini表面活性剂的特点  17-18
    1.3.2 Gemini表面活性剂在界面化学领域的研究  18-19
    1.3.3 Gemini表面活性剂的发展与应用  19
  1.4 脱氧核糖核酸(DNA)  19-24
    1.4.1 DNA双螺旋稳定的因素  20-21
    1.4.2 DNA的变性  21-22
    1.4.3 阳离子表面活性剂与DNA的相互作用  22-24
  1.5 立题的目的和意义  24-25
第2章 Gemini表面活性剂与ssDNA在气液界面上的相互作用  25-41
  2.1 引言  25
  2.2 实验部分  25-28
    2.2.1 实验材料及仪器  25-26
    2.2.2 实验方法  26-28
      2.2.2.1 凝胶电泳  26
      2.2.2.2 DNA溶液的紫外光谱测定  26
      2.2.2.3 单分子膜π-A等温线的测量  26-27
      2.2.2.4 原子力显微镜表征  27
      2.2.2.5 石英晶体微天平  27-28
  2.3 结果与讨论  28-39
    2.3.1 凝胶电泳  28-29
    2.3.2 紫外光谱确定DNA在溶液中的构型  29-30
    2.3.3 平衡时间的影响  30-31
    2.3.4 18-s-18在ssDNA上的π-A等温线及数据分析  31-34
    2.3.5 18-s-18在不同下相上分子面积的比较  34-36
    2.3.6 连接基团对复合膜表面形貌的影响  36-38
    2.3.7 石英晶体微天平  38-39
  2.4 本章小结  39-41
第3章 Gemini/DNA复合膜中DNA的构型  41-53
  3.1 引言  41-42
  3.2 实验部分  42-43
    3.2.1 实验材料及仪器  42
    3.2.2 实验方法  42-43
      3.2.2.1 傅里叶变换红外光谱  42
      3.2.2.2 红外反射吸收光谱  42-43
      3.2.2.3 圆二色光谱  43
  3.4 结果与讨论  43-52
    3.4.1 红外光谱表征  43-49
      3.4.1.1 傅里叶红外光谱  43-47
      3.4.1.2 红外反射吸收光谱  47-49
    3.4.2 圆二色光谱  49-52
  3.4 本章小结  52-53
第4章不同成膜方式对复合膜表面形貌的影响  53-67
  4.1 引言  53-55
  4.2 实验部分  55
    4.2.1 实验材料与仪器  55
    4.2.2 实验方法  55
      4.2.2.1 不同类型LB膜的制备  55
      4.2.2.2 原子力显微镜表征  55
  4.3 结果与讨论  55-66
    4.3.1 三种方法的比较  55-57
    4.3.2 连接基团对复合膜表面形貌的影响  57-59
      4.3.2.1 水平接触沉积法  57-58
      4.3.2.2 基片上升水平附着法  58-59
    4.3.3 表面压的影响  59-66
      4.3.3.1 垂直沉积法  59-61
      4.3.3.2 水平接触沉积法  61-63
      4.3.3.3 基片上升水平附着法  63-66
  4.4 本章小结  66-67
第5章结论  67-69
参考文献  69-77
致谢  77

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