DSPE 属于磷脂类化合物,其化学结构主要由甘油骨架、两个硬脂酰脂肪酸链、磷酸基团和乙醇胺基团组成。甘油的 1 位和 2 位分别连接着两条硬脂酰链(C18 饱和脂肪酸链),这种长链脂肪酸结构赋予了 DSPE 较强的疏水性。3 位连接着磷酸乙醇胺基团,该基团带有正电荷,具有亲水性,使得 DSPE 整体呈现出两性分子的特性。
图:DSPE结构式
(一)相转变与流动性变化
1. 凝胶相到液晶相转变
在较低温度下,DSPE 膜处于凝胶相。此时,脂肪酸链紧密排列,分子的运动受到很大限制,膜的流动性较低。随着温度的升高,当达到一定温度(相变温度)时,DSPE 膜会发生从凝胶相到液晶相的转变。在液晶相中,脂肪酸链的有序排列被部分破坏,分子的热运动加剧,链的旋转和侧向扩散变得更容易,从而使膜的流动性明显增加。例如,通过差示扫描量热法(DSC)可以检测到这种相变过程中热量的吸收峰,对应的温度即为相变温度,这是衡量 DSPE 膜流动性变化的一个关键指标。
2. 分子构象变化
温度升高还会引起 DSPE 分子构象的变化。在低温下,脂肪酸链呈现较为伸展的全反式构象,以维持紧密的排列。随着温度上升,分子的热运动能量增加,脂肪酸链开始出现扭曲、弯折等构象变化,这种变化增加了分子间的空隙,有利于分子的运动,进一步提高了膜的流动性。
(二)分子间作用力的变化
1. 范德华力减弱
DSPE 分子间的范德华力主要来源于脂肪酸链之间的相互作用。温度升高时,分子的热运动增强,使得分子间的距离在一定程度上增大,范德华力随之减弱。这使得分子间的束缚减小,膜内分子更容易移动,从而导致膜的流动性增加。
2. 氢键作用变化
在 DSPE 膜中,磷酸乙醇胺头部基团之间可能存在氢键相互作用。温度升高会破坏部分氢键,减少分子间的这种相互连接,使得头部基团的运动自由度增加。同时,头部基团运动的增加也会带动整个分子的运动,进而影响膜的流动性。