药物和生物膜的相互作用研究本科毕业论文.doc

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1、郑州大学毕业论文药物和生物膜的相互作用研究毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

2、学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规

3、定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设

4、计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖

5、章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小

6、组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及

7、格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日目录摘要Abstract第一章 绪论11.1 前言11.2 生物膜11.2.1 生物膜的化学组成11.2.1.1 脂类21.2.1.2 蛋白质41.2.1.3 糖类41.2.2 生物膜的分子结构模型41.2.3 模拟生物膜模型51.2.3.1 固体支撑双分子层类脂膜（s-BLM）51.2.3.2 固体支撑混合双分子层膜（s-HBM）51.3 自组装模拟生物膜的表征61.3.1 循环伏安法（CV）61.3.2 电化学交流阻抗谱法（EIS

8、）61.4 课题研究的目的、意义及研究内容71.4.1 课题研究的目的及意义71.4.2 本文研究的主要内容7第二章 DMPC在玻碳电极上成膜的研究82.1 引言82.2 实验部分82.2.1 主要实验试剂与仪器82.2.2 玻碳电极支撑的磷脂双层膜的制备82.2.3 金电极支撑的硫醇单层膜的制备82.3结果与讨论82.3.1 探针溶液对成膜效果的影响92.3.2电极在空气中的放置时间对玻碳电极支撑的磷脂双层膜的通透性的影响92.3.3在KCL溶液中水化不同时间对膜通透性的影响102.3.4 不同溶剂和药物对玻碳电极支撑的磷脂双层膜通透性的影响112.3.5 喜树碱和玻碳电极支撑的磷脂双层膜相

9、互作用122.3.6多粘菌素B和玻碳电极支撑的磷脂双层膜相互作用132.3.7玻碳电极支撑的磷脂双层膜和金电极支撑的硫醇单层膜的比较142.4结论15第三章电化学方法研究硫酸多粘菌素B与磷脂酰胆碱的相互作用163.1 实验部分163.1.1 主要试剂与仪器163.1.2 HDM单层膜和HDM-DMPC杂化双层膜的制备173.2 结果与讨论173.2.1 HDM-DMPC杂化双层膜电极的CV表征173.2.2 裸金电极及HDM-DMPC杂化双层膜修饰电极的EIS表征183.2.3 硫酸多粘菌素B与HDM-DMPC杂化双层膜的相互作用研究193.2.3.1 硫酸多粘菌素B的浓度对其与HDM-DMP

10、C杂化双层膜相互作用的影响193.2.3.2 作用时间对硫酸多粘菌素B和HDM-DMPC杂化双层膜相互作用的影响203.2.3.3 胆固醇对硫酸多粘菌素B和HDM-DMPC杂化双层膜相互作用的影响213.2.4 溶液pH对硫酸多粘菌素B和HDM-DMPC杂化双层膜相互作用的影响223.2.5 HDM-DMPC杂化双层膜与硫酸多粘菌素B作用后的自我修复223.2.5.1 修复时间对膜修复程度的影响223.3 结 论24第四章总结25参考文献26致 谢27摘要生物膜结构是细胞结构的基本形式，生物膜参与生物学中许多重要的过程。当药物进入人体内，生物膜是药物进入细胞内的一道屏障，因此研究药物和生物膜的

11、相互作用有利于了解药物在体内的吸收、分布以及生物利用度等情况。由于生物膜结构、组成以及膜内外的环境都非常复杂，目前的许多研究还不能在膜原位进行，为了便于对生物膜的各种物理化学特性进行深入研究，实验室往往制备一种或几种脂质组成的各种模拟生物膜结构并对其进行各项研究。本文主要采用电化学循环伏安法、电化学交流阻抗谱方法对金电极支撑HDM-DMPC混合双层膜模拟体系进行了研究，这对于了解药物的作用靶点及新药的设计、优化等均具有重要的意义。本文研究的主要内容如下：1. 本部分主要利用自组装技术在金电极表面制备了金支撑的混合双层膜（HDM-DMPC）,并采用循环伏安法（CV）以及电化学交流阻抗谱（EIS）

12、技术对由抗生素硫酸多粘菌素B引起金电极支撑的硫醇-磷脂混合双层膜电化学行为的变化以及该模拟生物膜的重新自组装行为等进行了测定。电化学实验结果表明，硫酸多粘菌素B能够破坏磷脂分子的有序排列，诱发混合双层膜产生孔洞或缺陷，导致混合双层膜的膜电阻降低，从而增加了探针分子Fe(CN)63-/4-与电极间的传递。首先，实验发现这种相互作用的强度受到硫酸多粘菌素B溶液的浓度、pH及其相互作用的时间和胆固醇的影响；其次，通过自修复实验的考察，我们发现，被硫酸多粘菌素B破坏的双层膜电极在一定程度内膜上的磷脂分子可以在KCl支持液中重新自组装，且这种自我修复的程度与修复时间和与之相互作用的硫酸多粘菌素B的浓度有

13、关。2.玻碳电极支撑磷脂双层膜的制备本部分主要是对几种不同条件在裸玻碳电极上制备的DMPC磷脂膜进行电化学测试，主要采用的是循环伏安法。 电化学实验结果表明，DMPC能够在裸玻碳电极上成膜。实验方法是先配置1mg/ml的DMPC三氯甲烷溶液，将玻碳电极在纱布上打磨，然后在抛光布上用0.3m的氧化铝进行抛光，然后在2.0mol/L的NaOH溶液中进行循环伏安扫描进行电极极化，然后分别在蒸馏水和乙醇中超声1min，用氮气吹干后立即滴5L成膜液， 放置空气半小时后，浸入0.1mol/L的Kcl溶液水化半小时，就可以得到玻碳电极支撑的磷脂双层膜。该双层膜稳定性较差,水,甲醇,乙醇均能破坏该磷脂双层膜,

14、引起膜的通透性增加。关键词：硫酸多粘菌素B 混合双层膜 磷脂双层膜 循环伏安法 AbstractThis paper briefly introduces the basic concepts of the biofilm, the basic structure of membrane molecules, membrane composition, and several models of biofilm. Biofilm structure is the basic form of cell structure, and the biofilm take part in many im

15、portant processes in biology. Cell membrane is the first barrier to drug, so the study of the interaction of drugs and biofilm is beneficial for understanding of the drug in the bodys absorption, distribution, and bioavailability and so on. The biofilm structure, composition and the membrane environ

16、ment are very complex, so many of the current study can not be carried out in situ in the membrane. In order to facilitate the biofilm-depth study, in laboratory, researchers often prepare various simulation biomimetic membranes which often composed of one or several kinds of lipids and carry variou

17、s studies for that. That will be very useful for understanding the drug targets, new drug design, and its optimization and so on. The major elements are as follows: 1. In this part, the electrochemical behavior of bilayer thiol-lipid membrances (HDM-DMPC) on gold electrode interacted with polymyxin

18、B sulfate was investigated using cyclic voltammetry(CV) and electrochemical impedance spectroscopy(EIS). Experimental results show that polymyxin B sulfate can disrupt the orderly arrangement of phospholipid molecules and induce pores or defects on mixed bilayers, and resulting in hybrid bilayer mem

19、brane resistance decreased. Firstly, the interaction depends on time, concentration of polymyxin B sulfate, pH and cholesterol; secondarily, the self-repaired experiment shows that the defective mixed bilayers after interaction can be re-self-assembly in the KCl solution, and the extent of this self

20、-repair and repair time relate to the concentration of polymyxin B sulfate which interact with mixed bilayers; thirdly, the investigation of their interaction using probes bearing different charge shows that the pores in the mixed bilayers are no charge selective, but the through intensity of ions i

21、nside or outside membrane may be related to electrical properties of drug.2. Glassy carbon electrode support the preparation of the bilayer membraneThis part of several different conditions is mainly in the naked glassy carbon electrode preparation DMPC phospholipids film of electrochemical test，mai

22、n use is cyclic voltammetry。.Electrochemical experiments results indicate，DMPC in the naked glassy carbon electrode to the film。Experimental method is，DMPC was dissolved in chloroform to give a na lconcentration of 2mg/ml，a GCE was polished with, 0.3m alumina slurry，,respectively, and then sonicated

23、 in deionized water and ethanol successively for 1min.。Subsequently,the electrode wasi mmersed in a 0.1MnaOH solution,and the potential was held at1500mV for 3min to polarize the electrode.After the GCE was polarized,it was driedunderapuri ednitrogenstream.Then a 5m aliquo to was dropped on the surf

24、ace of the Electrode using a microsyringe and the electrode was trans- Ferred into 0.1MKCl solution immediately，nitrogen blow dry after ，place the air half an hour，double membrane formation。Key words: polymyxin B sulfate phosphatide cyclic voltammetry (CV) mixed double membrane正第一章 绪论1.1 前言生物膜结构的研究源

25、于19世纪末，但是由于当时表征工具的局限，所以直到20世纪中期才初步看到了“膜”。生物膜的出现是生命物质由简单到复杂的长期演变过程中的一次飞跃。 生物的基本单位是细胞，任何细胞都是由细胞膜将内含物与外界环境分开。大多数细胞中还有许多内膜系统，组成具有各种功能的亚细胞结构和细胞器，细胞的细胞膜和内膜系统统称为生物膜。生物膜结构是细胞结构的基本形式，生物膜参与生物学中许多重要的过程。首先它是防止细胞外的有害物质自由进入细胞内部的屏障；其次物质与能量的交换均必须通过细胞膜；再者细胞膜又是药物与细胞发生相互作用的前沿靶分子，因此对细胞膜结构与功能的研究有助于了解和发现药物作用的靶点、物质的跨膜运送、信

26、息识别与传递等生物功能以及药物的药理、毒理等作用并对最终实现新药开发等都具有极大价值。生物膜是当前细胞生物学与分子生物学中十分活跃的研究领域之一。自上世纪60年代以来，关于生物膜的结构，生物膜与物质运送、能量转换、信息识别与传递，以及生物膜与疾病等方面的研究都已取得了很大的进展。特别是自70年代以来，各种物理化学新技术与新方法的应用使生物膜的研究已深深地渗透到电化学、生物物理学、分子生物学、生物化学、生理学及病理学等各个学科领域，并极大的推动了这些学科的发展1。1.2 生物膜1.2.1 生物膜的化学组成几乎所有的生物膜均有脂类、蛋白质及糖（糖脂、糖蛋白）和水组成，以及少量的核酸与无机离子2。生

27、物膜的基质多为极性脂质，其分子结构由两部分组成：亲水性的极性头部，疏水性的脂肪酰链尾部。这种特点使其在生物膜中起到了基础结构的作用。多数膜蛋白都承担着生物膜的主要功能。类脂和蛋白质是构成生物膜的主要成分，其重量约占膜总重的80%，水占膜总重的15-20%1。不同来源的生物膜中类脂和蛋白质的比例差别很大。图1.1 生物膜模式图1.2.1.1 脂类生物膜中的脂质主要是以极性脂质为主，它主要包括：磷脂（phospholipid）、胆固醇（sterol）以及糖脂（glycolipid）三大类3。1. 磷脂分子的基本结构磷脂是生物膜脂质中的主要成分。不同生物膜中的脂类组成，无论在数量与种类上均有很大的差

28、异，但磷脂含量均为最高，约占总脂质的40-90%4。磷脂分子为两性分子，由亲水的含氮或磷的极性头部和疏水的非极性尾部组成，其中疏水部分包括两条近乎平行的脂肪酰长链。在水相中具有两条疏水性尾巴的磷脂分子可以彼此形成稳定的双分子层。磷脂分子中脂肪酰链的长短、不饱和程度及其头基结构的差别对生物膜的流动性以及药物与生物膜的相互作用等均有重要的影响。生物细胞中常见的磷脂主要有磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油等。图1.2 磷脂分子的一般结构R1、R2表示脂肪酰链。生物膜中脂肪酸烃链的碳原子数一般为1424个，其中碳原子个数为奇数的小于2%。当碳链中有多个不饱和键时，每个不饱和键都有亚甲基

29、隔开，所以不会发生共轭作用。1) 磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine, PC），即卵磷脂（lecithin），是动植物细胞必要的组成成分，富含于神经组织，也是动物细胞膜中含量最丰富的一种磷脂，约占总脂质的50%。 图1.3 磷脂酰胆碱分子的一般结构2) 磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine, PE），也即脑磷脂(Kephalin)，是磷脂质的一种，在生物界的所有磷脂中，脑磷脂的含量仅次于卵磷脂。磷脂酰乙醇胺也是细菌细胞膜中的主要磷脂，其中在大肠杆菌中，它约占总磷脂的80%。图1.4 磷脂酰乙醇胺分子的一般结构3) 磷脂酰丝氨酸（phosphatidyl

30、serine, PS），又称二酰甘油酰磷酸丝氨酸或丝氨酸磷脂，它是大脑细胞膜的重要组成成分之一，并对大脑的各种功能都具有重要的调节作用。 图1.5 磷脂酰丝氨酸分子的一般结构4) 磷脂酰甘油（phospha-tidylgcerol, PG），它主要用于合成心磷脂生物，在细菌细胞膜中含量比较丰富。 图1.6 磷脂酰甘油分子的一般结构上述各种磷脂中都仅含有一个磷酸，因此磷脂极性头部的结构也决定了该磷脂的电荷特性。如在生理pH值时，PC与PE两类磷脂呈电中性，而PS与PG两类磷脂则呈电负性。2胆固醇胆固醇是生物膜脂质中另一类非常重要的类脂，其分子结构中主要包括甾体部分和一条长的侧链。胆固醇的两性特点

31、使其对生物膜中脂类的物理状态起着重要的调节作用5-7。在类脂双层膜中，具有刚性五元环结构的胆固醇能与磷脂的脂肪酰链区域发生相互作用，当温度高于磷脂的相变温度时，胆固醇可以阻碍磷脂分子中脂肪酰链的旋转异构化运动，从而降低膜的流动性；当温度低于磷脂的相变温度时，胆固醇的插入又会干扰脂肪酰链的有序排列，以阻止磷脂向凝胶态的转化，因此可在低温时维持脂质的流动性8,9。图1.7 胆固醇分子结构3糖脂糖脂即糖和脂质结合所形成的物质的总称。它主要包括糖鞘脂和糖基酰甘油两大类。糖脂存在于所有的动物细胞膜中。在所有细胞中，糖脂均位于膜的非胞质面单层，并将糖基暴露在细胞表面，其作用可能是作为某些大分子的受体，与细

32、胞识别及信息传导有关10。1.2.1.2 蛋白质生物膜的各种功能都和膜中蛋白质紧密相关。有些膜蛋白直接参与物质的转运、信息的传递以及细胞间的相互识别等。根据蛋白质与膜相互作用的方式及其在膜中的位置，膜蛋白大致可分为：内在膜蛋白（integral membrane protein）、外周膜蛋白（peripheral membrane protein）、通道蛋白（channel protein）及（膜）孔蛋白（pore protein）。1.2.1.3 糖类膜中的糖类主要以复合糖的形式存在，它通常与膜蛋白或膜脂结合而分别形成膜糖蛋白或膜糖脂。1.2.2 生物膜的分子结构模型生物膜在形态上均呈双分子

33、层的片层结构。根据生物膜的流动性与不对称性， Singer11等人于1972年提出了“流动镶嵌模型（fluid mosaic model）”，该模型也是目前获得多数科学家认可的生物膜结构。该模型认为生物膜是镶嵌有蛋白质的流体脂双层，脂双层在结构和功能上均具有不对称性，它形成了生物膜的基本骨架，功能蛋白依靠范德华力和静电力或“镶“在脂双层表面（外周膜蛋白）或全部嵌入其内部（内在膜蛋白）或横跨整个膜（通道蛋白）。另外脂与膜蛋白均可以进行横向扩散。 图1.8 生物膜流体镶嵌模型1.2.3 模拟生物膜模型生物膜结构复杂，功能强大。为了便于对生物膜的各种物理化学特性进行深入研究，往往采用一种或几种脂质组

34、成的各种模拟生物膜结构。目前实验室所使用的模拟生物膜体系主要有脂质体（Liposomes）、自组装单分子层膜（Self-assembled monolayers, SAMs）、双层类脂膜（Bilayer lipid membrane, BLM）、固体支撑双分子层类脂膜（Solid supported bilayer lipid membrane, s-BLM）及固体支撑混合双层膜（Solid supported hybrid bilayer membrane, s-HBM）。由于本文的研究主要集中于固体支撑双分子层类脂膜（s-BLM）与固体支撑混合双分子层膜（Solid supported h

35、ybrid bilayer membrane, s-HBM），因此下面将简要介绍一下s-BLM和s-HBM两种生物膜模拟模型.1.2.3.1 固体支撑双分子层类脂膜（s-BLM）50年代后，类脂双层膜被人们公认为是生物膜的基本结构。60年代初，Muller,P.等成功地在两个水溶液之中形成人工自组装平板双层类脂膜，并以此为神经膜的模拟系统。由于BLM与细胞膜极为接近，所以，此后在BLM上进行的各种研究一直经久不衰。由于在两个分割的水相间所形成的脂双层膜稳定性很不理想，为了提高其稳定性，人们同时又进行了许多新的尝试。1989年Tien等发现可在金属（Au、Pt、Ag等）的新生表面上自组装形成类脂

36、双层膜（s-BLM）。金属支撑的自组装类脂双层膜较传统的BLM有很大的改善：各相异性高度有序，但仍具液相特征；两界面不对称；具有良好的稳定性，可耐受搅拌或冲洗，且膜的击穿电压是传统BLM的几个数量级以上。1.2.3.2 固体支撑混合双分子层膜（s-HBM） 80年代初，McConnell等根据Sagiv在自组装单层膜中的工作，首先制备了烷基化疏水基底支撑的双层膜。由于S与Au之间有着强烈的化学键吸附，因此在金基底上自组装烷基硫醇单层膜不仅容易使金基底表面烷基化，而且这种硫醇自组装单层膜还有着极高的稳定性。Stelzle等于1993年首先利用自组装的方法在金表面制备了硫醇单层膜，并将磷脂单层铺展

37、于硫醇单层膜上，即形成了金支撑的硫醇-磷脂混合双分子层膜。据文献报道，目前已有通过LB法、刷涂-冷冻法、刷涂自组装法及泡囊融合法等在自组装单层膜上构造双层膜。1.3 自组装模拟生物膜的表征 自组装模拟生物膜主要是利用膜分子的活性基团与基底间的物理或化学作用而形成。由于此种模拟生物膜在制备时会受到许多因素的影响，所以需对其进行认真的表征。目前常用的表征方法主要有：电化学法、光谱法、石英晶体微天平法及显微镜法等。以下就以电化学循环伏安法（CV）、交流阻抗谱技术（EIS）、荧光脂质体技术以及LB技术做一简要的介绍。1.3.1 循环伏安法（CV）对于固体支撑的双层膜的表征，电化学方法是重要的表征手段。

38、其中循环伏安法是最传统，也是最行之有效的方法之一。它是一种设备简单且操作方便的实验技术。该方法是以控制电极电势按恒定速率从起始电位a变化到另一电位b，并随时间以三角波形式进行一次或多次反复扫描，电势的不断变化使电极表面可以交替发生氧化与还原反应，同时连接工作站的计算机将记录电流随电位的响应曲线，然后根据峰电位、电流、峰间距以及与扫描速度的关系等来定性、定量研究电极反规律。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度、相界吸附、中间体或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等等。如果对CV数据进行分析，则可得到峰值电流（Ip）、峰值电位（p）、反应动力学参数及反应历程等诸多化学信息。由于该法具有快速

39、、方便并可提供较多的信息等特点，所以，在电化学研究中，它是一种重要的测试方法，并且也是在电分析研究中首先使用的实验方法。当用循环伏安法检测自组装膜的状态时，通常是通过考察溶液中可逆氧化还原电对的循环伏安行为的变化来对此检测，另外，也可由界面双电容来判断膜的介电性质以及膜的厚度。1.3.2 电化学交流阻抗谱法（EIS）电化学交流阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位（或电流）为扰动信号的电化学测量方法，同时，电化学阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法，它以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极系统，因而能比其他常规的电化学方法得到更多的动力学信息及电极界面结构的信息。目前，阻抗技术已成为电极表面修

40、饰层表征的重要手段，阻抗主要有实部与虚部组成，实部主要源于电解池的电阻部分，虚部主要源于电解池的电容部分。裸电极的阻抗图在低频区为一直线，这属于扩散控制的电化学特征，若电极表面有磷脂膜存在，则绝缘性的磷脂膜会使电极表面的电荷传递的电阻增加，相应的阻抗图将是一半圆，这是动力学过程控制的电化学特征。在本论文试验中，我们根据交流阻抗谱的拟合电路来计算模拟生物膜的厚度，以此来判断是否在电极表面已形成双层膜。1.4 课题研究的目的、意义及研究内容1.4.1 课题研究的目的及意义生物膜结构是细胞结构的基本形式，生物膜参与生物学中许多重要的过程。多粘菌素B是一种的由多粘芽胞杆菌产生的一组抗革兰氏阴性杆菌的多

41、肽类抗生素，多粘菌素B主要作用于细胞膜，所以在多粘菌素B发挥药效时会对正常细胞的细胞膜也可能产生影响。因此本文就以其为药物模型来研究药物与模拟生物膜的相互作用及其可能对人体产生的作用。当药物进入人体内，生物膜是药物进入细胞内的一道屏障，因此研究药物和生物膜的相互作用有利于了解药物在体内的吸收、利用等情况。此外有些药物作用靶点针对细胞膜的结构或膜上的某些蛋白，药物和生物膜的相互作用研究有利于了解药物的作用机理，有助于新药的设计、改良等。因此药物和生物膜的相互作用研究具有重要的意义。1.4.2 本文研究的主要内容：DMPC在玻碳电极上成膜的研究。在玻碳电极上制备DMPC膜，并用循环伏安法考察其与几

42、种溶剂和药品的相互作用。硫酸多粘菌素B与金电极支撑的混合双层膜（HBM）相互作用的研究。首先制备了HDM-DMPC混合双层膜电极，考察了双层膜的交流阻抗行为并利用循环伏安技术考察了硫酸多粘菌素B溶液的浓度、pH及其与混合双层膜的作用时间和混合双层膜中的胆固醇等对硫酸多粘菌素B与混合双层模拟生物膜相互作用的影响。第二章 DMPC在玻碳电极上成膜的研究 2.1 引言 研究药物对生物体的作用，首先是探讨药物对生物细胞膜的作用，然后才是其对组织、器官以及整个生物体的作用。细胞膜主要由类脂组成，包括中性的或者带负电或者带正电的头部和极性的磷脂基，因此细胞膜中的脂质具有多样性。磷脂酰胆碱是绝大多数哺乳动物

43、细胞膜的主要成分，且其主要位于细胞质膜双层膜的外侧。作为磷脂酰胆碱中的一种DMPC(1,2- dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine，1,2 -二肉豆蔻酰基磷脂酰胆碱) 有着与生理温度非常接近的相变点温度55，因此常用做模拟生物膜模型而被广泛研究。玻碳电极是一种常用的电极，因此我们考察了磷脂分子在玻碳电极上的形成双层膜的行为。2.2 实验部分 2.2.1 主要实验试剂与仪器1,2-二肉豆蔻酰基磷脂酰胆碱(1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocho line，DMPC ) 购于 Avanti Polar Lipids,

44、Inc。实验用水为二次蒸馏水。实验所用电解液为1 mol/L KCl 配制的5 mmol/L K3Fe(CN)6。循环伏安测试在RST5000电化学测试系统上进行，实验采用传统的三电极系统，Ag/AgCl(饱和KCl)电极为参比电极，铂丝电极为对电极，裸玻碳电极为工作电极。PHS-25B型数字酸度计（上海大普仪器有限公司）；KQ-100E 型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司），电子分析天平（京制 00000249 号，e=10d 北京赛多利斯仪器系统有限公司）。2.2.2 玻碳电极支撑的磷脂双层膜的制备根据文献（Anal. Chem. 2000, 72, 6030-6033）的方法，将DMPC溶于三氯甲烷中，配成1mg/ml的DMPC溶液。再将玻碳电极在纱布上打磨，然后在抛光布上用0.3m的氧化铝进行抛光，然后在2.0mol/L的NaOH溶液中进行循环伏安扫描进行电极极化，然后放入1 mol/L KCl 配制的5 mmol/L K3Fe(CN)6探针电解液进行循