脂质双层是生物膜的基本结构,其流动性对细胞的诸多生理功能,如物质运输、信号转导及膜融合等,起着决定性作用。DOPS-MPEG 作为一种特殊的两亲性分子,由二油酰基磷脂酰丝氨酸(DOPS)和聚乙二醇单甲醚(MPEG)组成,其对脂质双层流动性的影响备受关注。
图为:DOPS-MPEG结构式
DOPS 的结构中,两条含顺式双键的不饱和油基链是影响脂质双层流动性的关键。与饱和脂肪酸链相比,不饱和键的存在使分子间排列疏松无序,难以紧密堆积。这一特性有效降低了脂质分子的相变温度,促使脂质双层在相对较低温度下就能保持液晶态,增强了膜的流动性。研究表明,在仅含磷脂的脂质双层体系中,引入 DOPS 后,体系的相变温度可降低 10-15℃,流动性明显提升。
MPEG 链虽为中性且主要贡献亲水性,但它通过空间位阻效应影响脂质双层流动性。当 DOPS-MPEG 嵌入脂质双层时,MPEG 链伸展于水相中,像 “分子伞” 一样撑开周围的脂质分子,阻止它们过度靠近,增加了脂质分子的活动空间。实验数据显示,随着 MPEG 链长增加,脂质双层的侧向扩散系数增大,表明脂质分子在膜平面内的运动能力增强,流动性提高。例如,MPEG 分子量从 1000 增至 2000 时,侧向扩散系数提升约 30%。
图为:聚乙二醇单甲醚结构式
此外,DOPS-MPEG 的浓度对脂质双层流动性影响明显。低浓度时,DOPS-MPEG 分散于脂质双层中,起到 “流动性增强剂” 作用,通过 DOPS 的不饱和链和 MPEG 的空间位阻改善流动性。然而,当浓度过高,DOPS-MPEG 分子可能发生聚集,形成局部有序结构,限制周围脂质分子运动,导致流动性下降。研究发现,当 DOPS-MPEG 摩尔分数超过 10% 时,脂质双层流动性开始呈现下降趋势。
在实际应用中,DOPS-MPEG 对脂质双层流动性的调控具有重要意义。在药物递送领域,合适流动性的脂质体膜(基于脂质双层构建)可促进药物包封与释放。经 DOPS-MPEG 修饰的脂质体,能准确调控膜流动性,提高药物负载量与靶向递送效率。在生物膜模拟研究中,利用 DOPS-MPEG 调节人工膜流动性,有助于深入理解生物膜的生理功能及相关疾病机制。