Formarea micelelor implică aglomerarea spate-în-spate a părții hidrofobe a moleculelor de acid biliar, cu partea hidrofilă orientată spre apă.

prezentare

Termeni asociați:

  • pH
  • Solubilizare
  • Polimerizare
  • Soluție apoasă
  • Concentrația critică a micelelor
  • Bilă
  • Intestinul subtire
  • Micelle

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Aplicații țintite și teranostice pentru nanotehnologii în medicină

4.2 Mecanism de micelă inversă

Caracterizarea polimerului

2.10.4.1.3 Micele și particule auto-asamblate

Micelizarea, adică agregarea macromoleculelor sau surfactanților în structuri discrete, a fost acordată o atenție reînnoită în ceea ce privește auto-asamblarea din cauza interesului actual pentru structurile ierarhice ale sistemelor complexe cu ordine multiple de scară de lungime structurală. Inutil să spun că LLS este unul dintre instrumentele principale pentru caracterizarea lor.

Caracterizarea structurii și proprietăților lor este în esență aceeași cu cea a particulelor obișnuite, dar diferența importantă este că acestea sunt de obicei particule binare sau multicomponente, având microstructuri interne și chiar prezentând un anumit grad de ordine. Tratamentele multicomponente descrise în secțiunile 2.10.2.3.1 și 2.10.2.3.3 sunt aplicabile și, în unele cazuri, componenta depolarizată a luminii împrăștiate ar putea fi utilă pentru caracterizarea ulterioară.

Raza aparentă de girație pentru o micelă de copolimer miez-coajă poate fi evaluată prin eqn [88] cu eqn [30]. În primul rând, luați în considerare un model simplificat. Micela este reprezentată de o sferă de rază R, formată dintr-un miez sferic de rază RA acoperit cu o înveliș de coroană cu grosime radială RB. În consecință, RA + RB = R. Fiecare domeniu are densitate uniformă ρA sau ρB, cu ρ (1) A (s) = ρA pentru 0 ≤ s ≤ RA și ρ (1) B (s) = ρB pentru RA ≤ s ≤ R. În caz contrar, ρ (1) A (s) = ρ (1) B (s) = 0. Apoi, fracția de masă a miezului, fA, este dată de f A = ρ ARA 3/(ρ ARA 3 + ρ BR 3 - ρ BRA 3), iar Rg aparent se calculează din eqn [159] și eqn [88] cu 〈rA - B 2〉 = 0 ca

Pe de altă parte, dacă densitatea este suficient de mare pentru ca coroana să fie complet nedrenantă, atunci Rh este identic cu R însuși: Rh = R = RA + RB. Dacă cunoaștem în mod independent vA, vB, fA și masa unei singure molecule disociate, putem determina numărul de asociere, precum și ρB, ρA, R și RA din valorile măsurate ale lui M, Rg, app și Rh folosind eqn [160], sub ipoteza că monodispersitatea este o bună aproximare. Pentru o micelă în formă de stea - coroană a copolimerilor dibloc, se construiește un model mai realist presupunând o distribuție gaussiană pentru densitatea probabilității coroanei, ρ B (1) (s). 101 În mod similar, raza de girație pentru o veziculă de copolimeri dibloc poate fi de asemenea calculată, pe baza profilului de densitate a segmentului periei polimerice. 101

Au fost propuse multe tipuri de structuri de micelă: miez sferic - coroană, vezicula, tijă periată, tijă asemănătoare cu viermele, șir de flori și așa mai departe. Aproximând structura agregată cu un profil de densitate de probabilitate rezonabil pentru structura propusă, putem construi teoretic un model pentru a evalua toate caracteristicile măsurabile de către LLS în astfel de moduri, așa cum s-a explicat mai sus.

S-au găsit structuri mai complexe și mai fine pentru agregatele formate din copolimeri multibloc, copolimeri bloc-tijă-bobină și alți copolimeri bloc cu geometrie sau compoziție bloc nontrivială. În unele cazuri, agregatele au structuri ordonate cu orientări moleculare, pentru care se așteaptă o intensitate apreciabilă pentru componenta depolarizată în lumina împrăștiată. DLS despolarizat poate fi utilizat pentru a obține mai multe informații despre proprietățile particulelor pe baza ecuațiilor [124] - [126]. 29.102 O tehnică propusă recent, împrăștierea elipsometrică a luminii (ELS), poate caracteriza structurile interfaciale ale particulelor coloidale. 61 Fundamentele ELS sunt strâns legate de cele ale elipsometriei de reflexie. A fost aplicat structurilor lanțurilor de polimer umflate altoite pe o particulă coloidală sferică, lanțurilor lipidice din vezicule și distribuției ionilor pe particulele coloidale încărcate.

Schimbările tranzitorii în formă și cinetică de asociere - disociere sunt, de asemenea, de interes științific și tehnologic. 103–108 DLS combinat cu împrăștierea statică a luminii este un instrument foarte puternic, deoarece poate monitoriza evoluția distribuției dimensiunilor, precum și a formei și a numărului de asociere.

Calorimetre

Zhengrong Yang, Christie G. Brouillette, în Methods in Enzymology, 2016

5 Alegerea detergenților

Acest subiect a fost tratat în detaliu în numeroase locuri, așa cum este citat în secțiunea 1. Pentru a recapitula pe scurt, alegerea detergenților este în cele din urmă determinată de scopul studiului. De exemplu, dacă proteina, similară cu albumina serică sau lipaza, conține potențiale site-uri de legare specifice pentru moleculele amfipatice (Kragh-Hansen și colab., 2001; Mogensen, Sehgal și Otzen, 2005; Nielsen, Borch și Westh, 2000) ., atunci orice tip de detergent la o concentrație sub CMC și nu în exces mare de proteină poate fi adecvat. Un alt exemplu este utilizarea detergenților în timpul lizei celulare pentru a ajuta la solubilizarea proteinelor, deoarece s-a demonstrat că detergenții acționează ca șaperone chimice pentru a ajuta la stabilizarea proteinelor parțial desfăcute (Nath și Rao, 2001; Rozema și Gellman, 1996) sau pentru a proteja proteinele cu o solubilitate redusă de la agregare. (Leibly și colab., 2012). În aceste cazuri, sunt preferați detergenții neîncărcați. Dacă este nevoie să îndepărtați complet detergenții odată ce proteina este purificată, detergenții cu CMC mai mari sunt mai ușor de îndepărtat (Seddon, Curnow și Booth, 2004). Cu toate acestea, acești detergenți sunt mai destabilizatori decât cei cu CMC mai mic (un exemplu este prezentat în secțiunea 6). Prin urmare, există de obicei un proces de încercare și eroare pentru a descoperi calea de mijloc între stabilitate și aplicabilitate. DSC poate fi un instrument de neprețuit în acest proces.

După cum am menționat mai devreme, un criteriu comun pentru stabilitatea detergentului este dacă proteina este monodispersă și rămâne așa pe parcursul caracterizării. O avertizare este că detergenții puternic denaturați pot produce un preparat monodispers cu o structură secundară similară cu cea prezisă pentru proteina nativă, dar este totuși lipsită de structură și funcție terțiară nativă. Uneori, testele funcționale pot fi absente sau dificil de realizat. În aceste cazuri, testele desfășurate, în special DSC, pot fi singura modalitate de a determina dacă proteina este pliată sau nu. Un exemplu de denaturare Pgp de către detergentul anionic LPG14 este prezentat în secțiunea 6.2 .

Alte considerații la alegerea detergenților includ următoarele:

5.1 Proprietățile PDC

În secțiunea 2, am subliniat necesitatea cunoașterii concentrațiilor atât a monomerului, cât și a micelelor din detergenții puri. Pentru a analiza datele DSC, nu este necesar să se cunoască CMC real în prezența proteinelor sau numărul de molecule de detergent din PDC, deoarece folosind ciclul termodinamic prezentat în Fig. 2 B, detergentul este considerat un ligand. Prin urmare, concentrațiile de monomeri sau miceli detergenți liberi și legați sunt dictate de parametrii de legare și cunoașterea concentrațiilor totale de ligand este suficientă.

5.2 Lucrul cu amestecuri de detergenți

Compoziția CMC, Nagg și micelă a unui sistem de detergent mixt binar sunt determinate de proprietățile de micelizare ale detergenților individuali (Vora, George, Hemangi și Bahadur, 1999). Odată ce aceste proprietăți sunt determinate experimental, sistemul de detergent mixt poate fi tratat ca un „detergent unic” pentru analiza datelor DSC.

5.3 Noi clase de detergenți și alternative nedetergenți

Detergenții tradiționali sunt molecule liniare cu un cap și o coadă. Uneori, coada poate conține grupuri monociclice (de exemplu, CYMAL) sau policiclice (de exemplu, CHAPS). Două clase de detergenți sintetici noi care au câștigat popularitate în ultimii ani sunt detergenții cu lanțuri ramificate (Hong și colab., 2010; Zhang, Tao și Hong, 2011) și amfifilele faciale asemănătoare colesterolului (Lee și colab., 2013 ).). Amfifil este un termen utilizat în general pentru a descrie orice clasă structurală de detergenți care se abate de la structura clasică a cozii hidrofobe cu cap polar polar. Experiențele noastre cu acești detergenți (Yang și colab., 2014 și rezultate nepublicate pe NBD1) indică faptul că principiile rămân aceleași. Cititorii sunt consultați citatele de mai sus pentru detalii despre acești detergenți. A se vedea, de asemenea, recenzia de Sadaf și colab. (2015) .

Alternativele nedetergente includ amfipoli (Kleinschmidt & Popot, 2014; Tribet, Audebert și Popot, 1996) și lipopeptide (McGregor și colab., 2003; Privé, 2009). Deși s-a demonstrat că aceste amfifile îmbunătățesc stabilitatea termică IMP prin metode spectroscopice (amfipoli revizuiți de Kleinschmidt & Popot, 2014; lipopeptide în Wang și colab., 2013), din cunoștințele noastre, nu există studii DSC publicate despre proteine ​​în aceste amfifile. Prin urmare, este necesar să colectați scanări DSC pe fiecare nou amfifil fără proteină pentru a determina dacă o tranziție amfifilă va interfera cu semnalul de desfășurare a proteinei.