Wechselwirkungen X-förmiger polyphiler Moleküle mit Phospholipiden in Modellmembranen

Abstract

Es wurden Untersuchungen zu den Wechselwirkungen komplexer X-förmiger synthetischer bolaamphiphiler Moleküle, die aus 2 oder 3 chemisch-inkompatiblen Molekülteilen bestehen, mit Phospholipidmodellmembranen durchgeführt. Die reinen Bolapolyphile (BP) in Volumenphase bilden flüssig-kristalline Mesophasen jedoch konnten bei Kontakt mit Wasser keine lyotropen Phasen beobachtet werden. Wenn die BP in Lipidvesikel eingebracht werden, erlauben das Wechselspiel aus verschiedenen Affinitäten (hydrophil, lipophil, fluorophil) und die Kombination von rigiden und flexiblen Molekülteilen die Bildung einer Vielzahl verschiedener Strukturen. Diese Systeme wurden mit Fluoreszenzmikroskopie und -spektroskopie, Elektronenmikroskopie, DSC, Röntgendiffraktion und Infrarotspektroskopie untersucht. Der Einbau der polyphilen Moleküle in Gelphasemembranen (DPPC) führt normalerweise zur Bildung ausgedehnter BP-Domänen innerhalb der Lipiddoppelschicht und damit zu einer Separation in verschiedene lamellare Spezies. Durch den Einbau der BP wird das thermische Verhalten der Lipidmembran gravierend verändert und es treten ober halb von Tm des reinen DPPCs mehrere endotherme Umwandlungen auf. In der flüssig-kristallinen Phase sind die BP homogen in der Membran verteilt.

Investigations on the interactions of complex synthetic, X-shaped bolapolyphilic molecules consisting of 2 or 3 chemically incompatible moieties with phospholipid model membranes were performed. Pure bolapolyphiles (BP) in the bulk formed liquid-crystalline phases but lyotropic phases in contact with water were not observed. When BPs were incorporated into lipid vesicles, the interplay of different affinities (hydrophilic, lipophilic and fluorophilic) and the combination of rigid and flexible units within the molecules lead to the formation of a variety of structures. These systems were investigated by fluorescence microscopy and spectroscopy, electron microscopy, DSC, X-ray diffraction and infrared spectroscopy. Incorporation of BPs into gel phase lipid (DPPC) bilayers usually lead to the formation of large BP-domains within the membrane and a separation into different lamellar species. The thermal behaviour of the lipid membranes was drastically altered upon BP incorporation and several endothermic transitions above Tm of pure DPPC occurred. In the liquid-crystalline phase, the BPs were homogeneously distributed in the membrane plane.