Original title:
Vliv změny iontové síly na vlastnosti kataniontových vezikul z HTMA-DS
Translated title:
Effect of changing ionic strength on the properties of catanionic vesicles from HTMA-DS
Authors:
Filipová, Lenka ; Klučáková, Martina (referee) ; Mravec, Filip (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2023
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Tato diplomová práce je založena na zkoumání vlivu iontové síly na kataniontové vezikuly vytvořené z iontového amfifilního páru (IPA) ve formě HTMA-DS (hexadecyltrimethylamonium-dodecyl síran). Kataniontové vezikuly jsou stabilizované přídavkem kationtového tenzidu dioktadecyldimethylamonium chloridu neboli DODAC a cholesterolem. Iontová síla byla získána přídavkem solí CaCl2 a Na2SO4 v rozsahu 0–300 mM. Změny vlastností vlivem působení iontové síly byly sledovány pomocí metod dynamického a elektroforetického rozptylu světla (DLS a ELS), fluorescenční anizotropie, generalizované polarizace (GP), pH měření a vizuálního pozorování. Měření probíhalo za konstantní teploty, měnící se teploty, ihned po přídavku solí ke kataniontovým vezikulám a také probíhalo měření v čase. Diplomová práce navazuje na bakalářskou práci, ve které byl zkoumán vliv NaCl na stejný typ kataniontových vezikul a ve stejném rozsahu iontové síly. Výsledky vlivů CaCl2 a Na2SO4 byly následně porovnány vůči soli NaCl, a to ve spojitosti s Hofmeisterovou řadou. Pomocí DLS a ELS bylo zjištěno, že velikost vezikul s přídavky CaCl2 i Na2SO4 nejprve klesala a následně rostla, zatímco -potenciál exponenciálně klesal s rostoucí iontovou silou. Velikost vezikul v přítomnosti iontové síly rostla také v čase, zatímco hodnota -potenciálu byla v čase téměř neměnná. Přídavek obou těchto solí způsoboval mírnou dehydrataci vnější části membrány, což bylo zjištěno pomocí fluorescenční sondy Laurdan (6-dodekanoyl-2-dimethylaminnaftalen) a metody GP. Z fluorescenční anizotropie s využitím sondy DPH (1,6-difenyl-1,3,5-hexatrien) bylo zjištěno, že oba typy solí způsobovaly nárůst fluidity vnitřní části membrány. Pomocí obou fluorescenčních technik bylo potvrzeno, že rostoucí teplota způsobovala fázové přechody membrány z gelové fáze, přes fázi tekutou uspořádanou až do tekuté neuspořádané fáze. Hodnoty pH se vlivem přídavků použitých solí také příliš neměnily. Při porovnání vlivu solí CaCl2 a Na2SO4 vůči NaCl na kataniontové vezikuly bylo zjištěno, že ve většině případů mělo NaCl největší vliv na pozorované vlastnosti. NaCl totiž zapříčinilo největší nárůst velikosti vezikul, dosahovalo nejnižších hodnot -potenciálu, nejdříve vyvolávalo dehydrataci vnější části membrány a při I > 15 mM nejvíce navyšovalo fluiditu vnitřní části membrány. Tyto výsledky jsou v souladu s Hofmeisterovou řadou. Na základě vizuálního pozorování byly za prokazatelně nestabilní vzorky s iontovou silou od 150 mM pro CaCl2 a od 75 mM pro Na2SO4, což je v souladu s výsledky ELS. Zbylé vzorky nevykazovaly změny vzhledu v pozorovaném čase (28 dní). Byl také zkoumán vliv PBS pufru na kataniontové vezikuly, a to při stejných iontových silách. PBS pufr je iontové prostředí, který imituje prostředí živých organismů. Jeho vliv byl charakterizován pomocí stejných metod a za stejných podmínek. Z výsledků bylo zjištěno, že působení PBS na kataniontové vezikuly mělo většinou stejné chování pozorovaných vlastností. Při studiu tohoto vlivu bylo zjištěno, že vliv PBS na stanovované vlastnosti byl výraznější než u solí CaCl2, Na2SO4 nebo i NaCl. Vliv PBS se nejvíce přibližoval působení NaCl na kataniontové vezikuly.
This diploma thesis is focused on evaluating the influence of ionic strength on catanionic vesicules made of ion pair amphiphile (IPA) in the form of HTMA-DS (hexadecyltrimethylammonium-dodecyl sulphate). Catanionic vesicles were stabilized by the addition of cationic surfactant dioctadecyldimethylammonium chloride (DODAC) and cholesterol. The ionic strength was attained by adding CaCl2 and Na2SO4 salts in the concentrations 0–300 mM. The changes influenced by ionic strength were studied by dynamic and electrophoretic light scattering (DLS and ELS), fluorescence anisotropy, generalized polarization (GP), pH measurement, and visual observation. During this experiment, the temperature was set both constant and altering in time. The measurement was performed shortly after adding salts to the catanionic vesicles and in-time measurement was performed as well. This thesis follows a bachelor thesis, where the influence of NaCl on the same type of catanionic vesicles in the same range of ionic strength was studied. The CaCl2 and Na2SO4 influences were then compared to the NaCl according to Hofmeister series. By the DLS and ELS method it was found that the size of vesicles with added CaCl2 and Na2SO4 was decreasing at first and then increasing whereas the -potential was exponentially decreasing with increasing ionic strength. The vesicle size, when the ionic strength was applied, was increasing in time while -potential was almost constant in time. The addition of both salts caused slight dehydration of the external part of the membrane which was examined by the fluorescent probe Laurdan (6-dodecanoyl-2-dimethylamino-naphthalene) and generalized polarization. By fluorescence anisotropy with the probe DPH (1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene), it was detected that both salts caused an increase of the fluidity of an inner part of a membrane. By both of the fluorescent techniques, it was confirmed that the increase in temperature caused a phase transition of the membrane from the solid ordered through the liquid ordered phase to the liquid disordered phase. The pH values also did not show any change with the addition of salts. When comparing the salts’ influence (CaCl2 and Na2SO4 versus NaCl) on catanionic vesicles it was found that in most cases NaCl influenced the observed properties the most. The addition of NaCl caused the largest increase in vesicle size, highest -potential values, initial dehydration of the external part of the membrane, and increased fluidity of the inner part of the membrane at I > 15 mM. These results are in agreement with the Hofmeister series. Based on the visual observation, the samples with ionic strength of more than 150 mM for CaCl2 and 75 mM for Na2SO4 were said to be unstable. This fact is in agreement with the result of ELS. The rest of the samples did not show any visual changes in time (28 days). Additionally, the influence of PBS buffer on catanionic vesicles at the same ionic strength values was studied. PBS buffer simulates the ionic environment of living organisms. Its' influence was characterized by the same methods under the same conditions as mentioned above. The effect of PBS on catanionic vesicles displayed almost the same behaviour in the observed properties. During this experiment, it was also found that the PBS influence on the studied properties was more significant than the influence of CaCl2, Na2SO4, and NaCl salts. Influence of PBS was most similar to the effect of NaCl on catanionic vesicles.
Keywords:
CaCl2; catanionic vesicles; Hofmeister series; ion pair amphiphile; ionic strength; membrane’s properties; Na2SO4; NaCl; PBS; size; stability; CaCl2; Hofmeisterova řada; iontová síla; iontové amfifilní páry; kataniontové vezikuly; membránové vlastnosti; Na2SO4; NaCl; PBS; stabilita; velikost
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/209744
guest ::
