Physikochemische Charakterisierung homologer kationischer Tenside und deren Wechselwirkung mit Modellmembranen bestehend aus DMPC und DMPG

Abstract

Amphiphile Moleküle sind aufgrund ihrer Fähigkeit, Eigenassoziate bilden zu können von generellem Interesse in allen Naturwissenschaften. Supramolekulare Bioaggregate, die aus geladenen Amphiphilen gebildet werden, eignen sich hervorragend zur Entwicklung neuer pharmazeutischer Trägersysteme, die sowohl zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit von kat- und anionischen Arzneistoffen als auch zur gezielten Arzneistofffreigabe verwendet werden können. Die physikochemische Charakterisierung der homologen kationischen Tenside N-Dodecyl-. N-Tetradecyl- und N-Cetyl-N,N,N-trimethylammoniumbromid DTAB, TTAB und CTAB und deren Wechselwirkung mit Modellmembranen bestehend aus dem zwitterionischen 1,2-Tetradecanoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholin (DMPC) und dem anionischen ˜3-phosphatidylglycerol (DMPG) wurden sowohl in der Volumenphase als auch an der Wasser/Luft-Grenzschicht mit Hilfe einer Kombination verschiedener biophysikalischer Messtechniken, wie Isotherme Titrationskalorimetrie (ITC), Differentialscanningkalorimetrie (DSC), Dynamische Lichtstreuung (DLS), Filmwaage, Brewsterwinkelmikroskopie (BAM) und Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie (IRRAS) untersucht. Die Untersuchungen der Demizellisierung der Tenside, der Verteilung der Tenside zwischen 0,1 M NaCl und Phospholipiddoppelschichten (Vesikel) und Phospholipidmonolayern als auch die Untersuchungen der Umwandlung der Lipidvesikel in Mischmizellen (Solubilisierung) erfolgte in Abhängigkeit von der Temperatur zwischen 20-60 °C und in Abhängigkeit von der Tensidkettenlänge mit Fokus auf den Einfluss der elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen den kationischen Tensiden und dem zwitter bzw. anionischen Phospholipid DMPC und DMPG auf die Inkorporations- und Lyseeigenschaften der Lipidaggregate.

Due to the ability to selfassemble amphiphilic molecules are of general interest in all natural sciences. Supramolecular bioaggregates formed by charged amphiphils can be used for the design of drug delivery systems to improve the bioavailability of cat-or anionic drugs and for development of drug targeting systems. The pysicochemical characterization of the homologue cationic surfactants n-dodecyl, n-tetradecyl- and n-cetyl-n,n,n-trimethylammonium bromide DTAB, TTAB and CTAB and their interaction with model membranes consisting of the 1,2-tetradecanoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholin (DMPC) and the anionic ˜3-phosphatidylglycerol (DMPG) was studied in the volume phase as well as at the air/water-interface with the help of a combination of the different biophysical methods: isothermal titration calorimetry (ITC), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic ligth scattering (DLS), film balance, brewster angle microscopy (BAM) and infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS). The demicellization, partitioning of the surfactants between 0,1 M NaCl and phospholipid bilayers (vesicles) and lipid-monolayers as well as the transformation of the lipid vesicles into mixed micelles (solubilization) was studied in dependence on temperature between 20-60 °C, in dependence on the surfactant alkyl chain length with the focus on the influence of the the electrostatic interactions between cationic surfactants and the zwitterionic DMPC and anionic DMPG on the incorporation- and lysis-properties of lipid aggregates.