空气/水界面处可平面化推拉发色团的表面压力和色调的相关性

目前不可能直接测量生物膜的侧向压力。机械响应荧光探针是该问题的优雅解决方案，但它首先需要在膜表面压力和探针的诱导颜色变化之间建立直接相关性。在这里，我们使用荧光显微镜，掠入射角X射线衍射和红外反射吸收光谱分析在空气/水界面的单层中可平面化的二噻吩并噻吩推拉探针。侧膜压力的增加导致“鳍状”机械孔的良好填充层和18mN / m以上的色调的明显变化。荧光探针对天然磷脂DPPC的测量等温线没有影响，表明鳍状肢探测侧膜压力而不用物理改变它。这使得鳍状探针成为膜探针工具箱的真正有用的附加物。

关键词： 荧光探针; 膜生物物理学; 膜压; 膜探针; 单层

物理触发器是生物过程的主要调节器。横向双层膜压力，例如，影响脂质域的成核[1]和形状变化[2]，它对机械敏感孔[3]进行门控并且全局组织细胞形状和运动[4]。然而，尽管表面压力对所有生物体都至关重要，但它不能直接测量并且仍然难以掌握。

由于内膜和外膜小叶中的侧向压力不必相同，因此该领域变得复杂[5]，并且测量膜压力的间接方法仅产生平均的全局值。所需要的是直接测量单个膜小叶中的局部表面压力的探针。该问题的一个解决方案是最近引入的可平面化的推拉式探针。这种“鳍状肢”探针的结构如图1所示 [6-9]。

在没有详细说明的情况下，两个二噻吩并噻吩鳍片由于甲基与机械敏感键旁边的内环硫之间的硫属元素键排斥而扭曲成平面性[9]。基态的机械平面化增加了推拉系统的共轭。结果，激发（或吸收）最大值移动到80nm到红色[8]。添加阴离子头基以产生两亲物，其自组装成单层和胶束并定向进入脂质双层膜。

为了使用荧光鳍状肢机械器进行生物测量，了解表面压力与其光谱特性之间的确切关系至关重要。在早期的研究[8] ，荧光在不同的脂质环境定性来确定：将机械敏感探针（1.3摩尔％）加入到任何DPPC的大单层囊泡（LUV）（dipalmitoyl- SN -glycero -3-磷酸胆碱）或DOPC （dioleoyl- sn-glycero-3-phosphocholine）在不同温度下。DPPC中的鳍状探针虽然没有在DOPC中，但在发射相同波长时显示出激发最大值的红移。这两种囊泡之间的重要区别在于它们各自的膜相：DPPC的LUV在41°C 的主转变温度T m下经历凝胶到液晶相变，而DOPC的LUV在整个温度范围内保持液晶测量[10]。缺少的是膜的表面压力与鳍状机械的光谱性质之间的定量相关性[4,8]。因此，我们进行了Langmuir-Pockels单层实验。

空气/水界面处的单层膜是众所周知的生物膜模型，避免了反双层小叶相关效应[11-14]。存在各种技术来探测单层的表面压力和横向组织[14]。使用单层纯鳍状探针，我们能够研究表面压力 - 色调相关性的基本问题，避免其他脂质或溶剂的干扰效应。通过掠入射角X射线衍射实验（GIXD）[15-18]以及红外反射 - 吸收光谱（IRRAS）[19]探测鳍状探针疏水部分的假定侧向组织。