在界面探索复杂生物分子体系的结构和功能等是目前针对生物分子膜研究的热点问题之一,其中脂单层膜被广泛应用于生物检测、仿生膜材料、分子自组装、分子识别等方面的研究。牛血清蛋白(BSA)是牛血清中的主要蛋白质,由于它来源丰富、成本低,具有配体结合特性以及与人血清蛋白(HSA)相似的结构及性质,使其已被广泛应用于医疗、材料和制药等领域,BSA与脂单层膜在界面上的相互作用研究,对于了解体内或体外的物理、生物及化学过程具有重要的生理意义。本文利用Langmuir-Blodgett(LB)技术和原子力显微镜(AFM)技术,对BSA与二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE)、1,2-棕榈酰磷脂酰甘油(DPPG)、2-二油酰基羟丙基-3-N,N,N-三甲铵氯(DOTAP)脂单层膜在气/液界面的相互作用进行了研究。1.BSA与DSPE脂单层膜的相互作用研究。通过改变亚相的pH值以及亚相中BSA的浓度([BSA]),得到了 DSPE脂单层膜的膜表面压-平均分子面积(π-A)等温曲线、压缩-解压缩循环曲线、吸附(π-t)曲线等。实验结果表明:(1)亚相的pH值影响BSA与DSPE脂单层膜间的相互作用。pH=3,5和7时,BSA与DSPE间由疏水作用起主导作用,pH=9时,两种分子通过疏水作用与静电作用的结合发生相互作用,并且两种分子间的相互作用在pH=3时最强,pH=7时最弱。(2)DSPE脂单层膜对BSA的吸附是一步完成的一级反应过程,脂单层膜对BSA的吸附量存在一定的阈值,且亚相的pH值会导致该阈值的大小存在差异。(3)BSA与DSPE脂单层膜间的相互作用会改变脂单层膜的相变行为、稳定性以及压缩性。原子力显微镜观测表明DSPE脂单层膜对BSA的吸附、亚相的pH值以及膜表面压均会改变脂单层膜的形貌结构且变化特点与膜表面压等温曲线的分析结果相一致。2.BSA与DPPG、DOTAP脂单层膜的相互作用研究。通过改变亚相的pH值以及亚相中的浓度([BSA]),得到了 DPPG、DOTAP脂单层膜的膜表面压-平均分子面积(π-A)等温曲线、平均分子极限面积-BSA的浓度(Alim-[BSA])曲线、平均分子面积变化量-BSA的浓度(ΔA-[BSA])曲线等。实验结果表明:DPPG、DOTAP脂单层膜对BSA的吸附情况存在明显差异,对于DPPG/BSA系统:(1)pH=3和5时,随着亚相中[BSA]的增加,DPPG脂单层膜的平均分子面积逐渐增大,但是在pH=10时,π-A等温曲线并没有因为[BSA]的改变而有明显的变化,因此亚相的pH值影响BSA与DPPG分子间的相互作用。pH=3和5时,BSA吸附到DPPG脂单层膜上主要通过分子间的疏水作用且pH=3时分子间的疏水作用强度比pH=5时的强烈,pH=10时,BSA与DPPG分子间存在较强烈的静电排斥作用,所以DPPG脂单层膜对BSA的吸附作用在pH=3时最强,在pH=10时最弱。(2)吸附到DPPG脂单层膜上的BSA分子数量存在阈值。(3)pH=3时,BSA的吸附与解吸附行为均出现,而pH=5和10时,只有解吸附行为出现。对于DOTAP/BSA系统:(1)随着[BSA]的增加,DOTAP脂单层膜的π-A等温曲线向平均分子面积增加的方向移动。(2)在[BSA]>5×10-8M后,吸附到DOTAP脂单层膜上的BSA分子数量达到阈值。(3)对于所有的pH值,BSA随着时间逐渐从脂单层膜上解吸附进入亚相。(4)亚相的pH值会影响界面上BSA与DOTAP的相互作用方式,pH=10时,分子之间存在疏水作用和静电吸引作用,因此可以很好地从复杂混合物中分离和纯化BSA分子。AFM图像表明pH值和[BSA]均可影响DPPG、DOTAP脂单层膜的形态特征以及脂单层膜对BSA的动态吸附行为,该结果与膜表面压曲线的分析结果一致。