摘要

我們利用表面敏感技術(shù)振動(dòng)頻率產(chǎn)生光譜結合表面壓力測量，獲得了水上自組裝偶氮苯基光開(kāi)關(guān)脂質(zhì)單層的分子洞察。光脂質(zhì)可經(jīng)歷波長(cháng)依賴(lài)、光觸發(fā)的順/反和反/順異構化，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(kāi)關(guān)脂質(zhì)嵌入傳統磷脂層，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(jué)的結果可以通過(guò)注意到順式狀態(tài)的偶氮苯部分具有更高的偶極矩來(lái)理解，因此有利于與水的相互作用。系統的表面自由能通過(guò)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），導致脂質(zhì)尾與順式偶氮苯形成環(huán)。這種光開(kāi)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特的光開(kāi)關(guān)界面，在納米技術(shù)中具有潛在的傳感器應用。1-3使用波長(cháng)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致表面壓力、表面電位、，囊泡穩定性，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，可以對機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(guò)程背后的分子細節對于人工門(mén)控機制的開(kāi)發(fā)，最終可能用于生物學(xué)和醫學(xué)應用。9盡管其重要性，但對開(kāi)關(guān)過(guò)程缺乏詳細的分子水平的理解。5

在此，我們研究了光開(kāi)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。我們將表面壓力測量與無(wú)標簽、寬帶振動(dòng)和頻率產(chǎn)生（VSFG）光譜相結合。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)的分子結構。在非線(xiàn)性光學(xué)技術(shù)VSFG中，紅外（IR）光束和可見(jiàn)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。如果紅外線(xiàn)與分子振動(dòng)共振，信號就會(huì )強烈增強。已經(jīng)證明，這種通過(guò)分子振動(dòng)的技術(shù)提供了有關(guān)脂質(zhì)分子構象和取向的信息。11-18在中心對稱(chēng)介質(zhì)中禁止和頻產(chǎn)生，因為這是一種二階非線(xiàn)性光學(xué)過(guò)程。19因此，該技術(shù)對中心對稱(chēng)材料（如水表面）的最外表面分子層敏感。相反，缺少信號表明界面上的材料或分子群是中心對稱(chēng)的。對于金表面偶氮苯功能化自組裝單分子膜，SFG在測定光異構化的截面和機理方面非常有用。得出的結論是，光異構化是由直接電子激發(fā)驅動(dòng)的，類(lèi)似于液相中的偶氮苯

我們將證明，通過(guò)切換光脂，可以可逆地控制表面壓力和脂類(lèi)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(guò)光學(xué)切換偶氮苯基脂質(zhì)來(lái)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(guò)磷脂光控開(kāi)關(guān)實(shí)現可逆光學(xué)控制——摘要、介紹

水面上單分子層膜通過(guò)磷脂光控開(kāi)關(guān)實(shí)現可逆光學(xué)控制——實(shí)驗

水面上單分子層膜通過(guò)磷脂光控開(kāi)關(guān)實(shí)現可逆光學(xué)控制——結果與討論

水面上單分子層膜通過(guò)磷脂光控開(kāi)關(guān)實(shí)現可逆光學(xué)控制——結論、致謝！