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脂質2分子膜小胞の界面活性剤による縮小現象の理論解析

表面活性剂诱导脂质双层囊泡收缩现象的理论分析

基本信息

批准号：
16540369
负责人：
梅田民樹
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16540369/
关键词：
脂質膜リポソームベシクル界面活性剤

项目摘要

脂質2分子膜からなる膜小胞に界面活性剤を加えたとき膜が周期的に揺動する現象が観察されることがある。この現象を解明するため、顕微鏡像の画像解析を行うとともに膜揺動の統計力学理論を用いた理論解析を行った。その結果、(i)膜に周期的に開いた穴からの水の流出に伴い膜小胞の体積が減少し、余剰となった膜が熱揺動を起こしていること、(ii)膜の溶解による面積減少に伴い余剰膜が減少し熱揺動が抑えられること、(iii)界面活性剤の影響で穴の縁に働く線張力が大きく低下していることが明らかになった。次に、界面活性剤およびタリン等のタンパク質による膜小胞の開口現象の要因を解明するため、膜の弾性理論に基づいて開口型膜小胞の形を数値的に計算した。その結果、穴の縁に働く線張力が通常の脂質膜と比べて大きく低下すると膜に安定な穴が開く場合があること、2分子膜の表面と裏面の脂質分子数の差が穴の数や膜の形に影響することが明らかになった。数値計算で得られた膜の形は実験結果と良く一致しており、このことから界面活性剤やタリンは膜の線張力を大きく引き下げる効果を持ち、その結果膜に穴を開けると推察される。また、研究協力者である末崎とともに膜開口と穴の縁への分子の吸着との関係を理論的に解析し、線張力が界面活性剤やタンパク質の濃度と膜に開いた穴の大きさで決まることを示すとともに、膜の自発曲率が穴の安定性に与える影響について検討を行った。

Lipid 2 molecular membrane is active in the membrane cycle. The phenomenon is explained by the theory of statistical mechanics, which is applied to the analysis of micro-images. As a result,(i) the volume of membrane cells decreases due to the periodic opening of the membrane, and the residual membrane volume decreases due to the thermal fluctuation;(ii) the area of membrane dissolved decreases due to the residual membrane volume decreases due to the thermal fluctuation; and (iii) the interfacial activity decreases due to the influence of the surfactant on the pore volume. The main reason for the phenomenon of membrane cell opening is explained in detail in the paper. The basic theory of membrane opening is calculated. As a result, the number of lipid molecules on the surface and inside of the molecular membrane varies from the number of lipid molecules on the surface to the shape of the membrane. The numerical calculation results show that the film shape is consistent with the surface tension of the film. The results show that the film hole is open. The relationship between molecular adsorption and membrane opening and pore size was analyzed theoretically by the research collaborators. The relationship between molecular adsorption and pore size was analyzed theoretically. The relationship between interfacial activity and pore size was discussed.