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水面上單分子層膜通過磷脂光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)可逆光學(xué)控制——摘要、介紹
來源：上海謂載 瀏覽 1241 次 發(fā)布時(shí)間:2021-11-22
摘要
我們利用表面敏感技術(shù)振動(dòng)頻率產(chǎn)生光譜結(jié)合表面壓力測(cè)量，獲得了水上自組裝偶氮苯基光開關(guān)脂質(zhì)單層的分子洞察。光脂質(zhì)可經(jīng)歷波長(zhǎng)依賴、光觸發(fā)的順/反和反/順異構(gòu)化，允許可逆控制表面壓力和單層中脂質(zhì)的分子順序。如果光開關(guān)脂質(zhì)嵌入傳統(tǒng)磷脂層，如1,2-二棕櫚酰-sn-甘油-3-磷脂（DPPC），我們表明，偶氮苯基脂質(zhì)在其兩種狀態(tài)之間的切換會(huì)影響DPPC的表面壓力和分子順序。值得注意的是，具有較高表面壓力的狀態(tài)（順式狀態(tài)）具有較低的分子有序度。這個(gè)違反直覺的結(jié)果可以通過注意到順式狀態(tài)的偶氮苯部分具有更高的偶極矩來理解，因此有利于與水的相互作用。系統(tǒng)的表面自由能通過與界面上的脂質(zhì)頭基的靜電相互作用而降低（表面壓力增加），導(dǎo)致脂質(zhì)尾與順式偶氮苯形成環(huán)。這種光開關(guān)脂質(zhì)尾部的紊亂擾亂了DPPC的有序性。
介紹
偶氮苯基表面活性劑分子的自組裝單分子膜是獨(dú)特的光開關(guān)界面，在納米技術(shù)中具有潛在的傳感器應(yīng)用。1-3使用波長(zhǎng)約400 nm的光在順式和反式狀態(tài)之間切換表面活性劑可導(dǎo)致表面壓力、表面電位、，囊泡穩(wěn)定性，和臨界膠束濃度。2,4-7研究還表明，將偶氮苯基表面活性劑嵌入人工膜中，可以對(duì)機(jī)械敏感膜通道蛋白的活性進(jìn)行外部光學(xué)控制。8因此，了解切換過程背后的分子細(xì)節(jié)對(duì)于人工門控機(jī)制的開發(fā)，最終可能用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用。9盡管其重要性，但對(duì)開關(guān)過程缺乏詳細(xì)的分子水平的理解。5
在此，我們研究了光開關(guān)脂質(zhì)DT Azo-5P（圖1）的單層，其為純的，并與脂質(zhì)1,2-二棕櫚酰-sn-甘油-3-磷酸膽堿（DPPC）混合。如圖1中的UV/vis光譜所示，光活性脂質(zhì)可分別用370和450 nm的光從其反式狀態(tài)切換到順式狀態(tài)并返回。我們將表面壓力測(cè)量與無標(biāo)簽、寬帶振動(dòng)和頻率產(chǎn)生（VSFG）光譜相結(jié)合。10這些技術(shù)使我們能夠研究空氣-水界面上的脂質(zhì)分子單層?？梢垣@得有關(guān)脂質(zhì)與水分子相互作用的信息以及脂質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。在非線性光學(xué)技術(shù)VSFG中，紅外（IR）光束和可見光（VIS）光束在界面處組合，產(chǎn)生具有兩個(gè)入射光束和頻率的信號(hào)。如果紅外線與分子振動(dòng)共振，信號(hào)就會(huì)強(qiáng)烈增強(qiáng)。已經(jīng)證明，這種通過分子振動(dòng)的技術(shù)提供了有關(guān)脂質(zhì)分子構(gòu)象和取向的信息。11-18在中心對(duì)稱介質(zhì)中禁止和頻產(chǎn)生，因?yàn)檫@是一種二階非線性光學(xué)過程。19因此，該技術(shù)對(duì)中心對(duì)稱材料（如水表面）的最外表面分子層敏感。相反，缺少信號(hào)表明界面上的材料或分子群是中心對(duì)稱的。對(duì)于金表面偶氮苯功能化自組裝單分子膜，SFG在測(cè)定光異構(gòu)化的截面和機(jī)理方面非常有用。得出的結(jié)論是，光異構(gòu)化是由直接電子激發(fā)驅(qū)動(dòng)的，類似于液相中的偶氮苯
我們將證明，通過切換光脂，可以可逆地控制表面壓力和脂類的分子順序。在同時(shí)含有光脂和脂質(zhì)DPPC的混合單層中，我們可以通過光學(xué)切換偶氮苯基脂質(zhì)來控制DPPC的順序。這為外部控制脂質(zhì)相互作用提供了一種新方法。
水面上單分子層膜通過磷脂光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)可逆光學(xué)控制——摘要、介紹
水面上單分子層膜通過磷脂光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)可逆光學(xué)控制——實(shí)驗(yàn)