結果和討論

首先(xian)，給出了從(cong)表面壓(ya)力(li)測量(liang)中獲得的(de)壓(ya)縮等溫線，揭示了水(shui)(shui)、鈉和鈣溶(rong)液中脂(zhi)質單層之間(jian)的(de)宏觀差異。然后，我們使(shi)用熒光顯微(wei)鏡沿著壓(ya)縮等溫線觀察(cha)了結構域(yu)的(de)形(xing)成，并跟蹤了當Ca2+離(li)子(zi)結合(he)到單層時結構域(yu)的(de)變化(hua)。最后，利用VSFG在分子(zi)水(shui)(shui)平上闡明了陽離(li)子(zi)-脂(zhi)質相互作用。

壓(ya)縮等(deng)(deng)溫線。圖(tu)2顯示(shi)了DPPC和DMPS單(dan)分子(zi)膜(mo)在不(bu)同(tong)亞(ya)相（凈水、1 M NaCl和1 M CaCl2溶(rong)液）上(shang)的Langmuir等(deng)(deng)溫線。對于(yu)此處使用的1 M NaCl和1 M CaCl2溶(rong)液，亞(ya)相中(zhong)的氯(lv)(lv)離子(zi)濃度不(bu)同(tong)。由(you)于(yu)氯(lv)(lv)離子(zi)與(yu)磷脂的配位作(zuo)用較弱，因(yin)此可以(yi)忽略因(yin)氯(lv)(lv)離子(zi)濃度不(bu)同(tong)而(er)產生的11種可能影響，這已通過使用0.5 M CaCl2溶(rong)液的對照實驗得到證實。

圖(tu)2：DPPC（A）和(he)DMPS（b）在不同(tong)亞(ya)相(xiang)上的壓(ya)力(li)面積(ji)（π-A）等(deng)溫線(xian)(xian)：凈水（藍色(se)）、1 M NaCl溶液(ye)(ye)（綠色(se)）、1 M CaCl2溶液(ye)(ye)（紅(hong)色(se)）。沿等(deng)溫線(xian)(xian)顯(xian)示了液(ye)(ye)相(xiang)膨脹相(xiang)（LE）、液(ye)(ye)相(xiang)凝聚(ju)相(xiang)（LC）和(he)兩相(xiang)共存區（LE+LC）。ACa2+代表鈣(gai)離(li)子(zi)的面積(ji)。

在水上，DPPC的相(xiang)(xiang)行為已被(bei)充分記錄。23,25隨著表面積的減(jian)小，已確定以下區域：氣相(xiang)(xiang)、液相(xiang)(xiang)膨脹（LE）相(xiang)(xiang)、LE和(he)液相(xiang)(xiang)冷凝（LC）相(xiang)(xiang)共(gong)存的平臺特征以及(ji)純LC相(xiang)(xiang)。

由(you)于亞相(xiang)中存在鈉(na)離子(zi)，DPPC的(de)(de)(de)壓(ya)縮(suo)等溫(wen)線(xian)在LE和LE+LC區域移動(dong)到略高(gao)(gao)的(de)(de)(de)表面壓(ya)力。之前也(ye)觀察到了(le)同樣的(de)(de)(de)效(xiao)果30，這可以通過離子(zi)結合到LE相(xiang)引起的(de)(de)(de)脂鏈紊亂來解釋。在較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)表面壓(ya)力下，鈉(na)對(dui)壓(ya)縮(suo)等溫(wen)線(xian)沒有影響，表明鈉(na)離子(zi)與(yu)LC相(xiang)沒有明顯的(de)(de)(de)相(xiang)互作用：離子(zi)可能正(zheng)從頭群區域“擠(ji)出”。

對于(yu)CaCl2溶液亞相，觀察(cha)到更顯著的(de)效果。在(zai)(zai)這里，表(biao)面壓力(li)在(zai)(zai)低得多的(de)密度下(xia)(xia)變(bian)(bian)得有限(～140?2/分(fen)子），而從LE相到LE+LC共存區的(de)轉變(bian)(bian)不太(tai)明顯。在(zai)(zai)LC區域（π>20 mN/m），鈣的(de)存在(zai)(zai)導致(zhi)脂質(zhi)占據4?2/m的(de)額(e)外空間，這正是鈣離(li)子的(de)足跡(ji)。31這表(biao)明，在(zai)(zai)表(biao)面壓力(li)超過20 mN/m時，使頭(tou)部基團水合的(de)水被鈣離(li)子取代。在(zai)(zai)更高(gao)的(de)表(biao)面壓力(li)（>25 mN/m）下(xia)(xia)，額(e)外面積(ji)下(xia)(xia)降約2?2/脂。分(fen)子面積(ji)差異的(de)變(bian)(bian)化可以用兩種方(fang)式來(lai)解(jie)釋：（1）從1:1到2:1脂質(zhi)/Ca2+復(fu)合物的(de)轉變(bian)(bian)，正如之(zhi)前MD模擬所提(ti)出的(de)那樣；11（2）脂質(zhi)頭(tou)基構象的(de)變(bian)(bian)化。6,23

對于DMP，水上壓(ya)縮等溫線（圖(tu)2b）顯示(shi)出與DPPC相(xiang)(xiang)同的(de)(de)相(xiang)(xiang)行為，具(ju)有LE、LE+LC和LC區域。然(ran)而，壓(ya)縮后，每(mei)個(ge)分(fen)子可以達到更小的(de)(de)面(mian)積。這表明(ming)(ming)PS比(bi)PC更具(ju)可壓(ya)縮性(xing)，這與相(xiang)(xiang)鄰(lin)(lin)帶電(dian)頭(tou)基(ji)團之間的(de)(de)庫(ku)侖(lun)排斥作用應擴大每(mei)個(ge)PS分(fen)子面(mian)積的(de)(de)直觀表示(shi)相(xiang)(xiang)反。結果表明(ming)(ming)，相(xiang)(xiang)鄰(lin)(lin)PS頭(tou)基(ji)帶電(dian)部分(fen)的(de)(de)強分(fen)子間配(pei)位在面(mian)積減小中(zhong)起作用。16

對于(yu)1 M Ca2+溶(rong)液上的(de)DMPS單分子膜(mo)，與(yu)觀(guan)察(cha)到的(de)純水共存區的(de)π）10 mN/M壓(ya)力(li)(li)相比，LE+LC平臺壓(ya)力(li)(li)降低到π）5 mN/M；在(zai)較(jiao)高的(de)表面(mian)壓(ya)力(li)(li)（π>20 mN/m）下，兩條等溫(wen)線的(de)位移(yi)保持(chi)等于(yu)Ca2+足跡，4?2/脂，未觀(guan)察(cha)到明顯轉變為(wei)2:1脂/Ca2+復(fu)合物(wu)。

熒(ying)光顯(xian)微鏡。利用(yong)熒(ying)光顯(xian)微鏡可以觀(guan)察到脂質單(dan)(dan)分(fen)子(zi)膜內的(de)(de)(de)共(gong)存相。圖(tu)(tu)(tu)3顯(xian)示了三種典型(xing)表(biao)面壓(ya)力下(xia)，用(yong)熒(ying)光探針標(biao)記(ji)的(de)(de)(de)DPPC和(he)DMPS單(dan)(dan)分(fen)子(zi)膜沿等溫線獲得的(de)(de)(de)熒(ying)光圖(tu)(tu)(tu)像。暗區(qu)對應于(yu)有序（LC）疇(chou)，亮區(qu)對應于(yu)無序（LE）疇(chou)。對于(yu)凈水子(zi)相（圖(tu)(tu)(tu)3中(zhong)的(de)(de)(de)左(zuo)列(lie)），低表(biao)面壓(ya)力下(xia)的(de)(de)(de)LC域為DPPC（圖(tu)(tu)(tu)3a）19的(de)(de)(de)“豆”形(xing)和(he)DMP的(de)(de)(de)“花”形(xing)（圖(tu)(tu)(tu)3d）。隨(sui)著表(biao)面積的(de)(de)(de)減少，LC域在(zai)(zai)凝聚(ju)成連續LC相（圖(tu)(tu)(tu)3c）之前(qian)通過有序脂質的(de)(de)(de)狹(xia)窄(zhai)區(qu)域相互(hu)連接（圖(tu)(tu)(tu)3b）33。從熒(ying)光圖(tu)(tu)(tu)像分(fen)析中(zhong)獲得的(de)(de)(de)有序暗區(qu)的(de)(de)(de)歸一化面積Adark（圖(tu)(tu)(tu)4）表(biao)明，LC相在(zai)(zai)單(dan)(dan)層壓(ya)縮(suo)后增加(jia)，并在(zai)(zai)π>10 mN/m時(shi)覆蓋(gai)整個單(dan)(dan)層。

圖3：水上DPPC（a、b、c）和DMPS（d）單(dan)層的(de)熒光(guang)圖像（左圖）和1 M CaCl2溶液（右圖），π）4 mN/M（a）、π）6.5 mN/M（b）、π）35 mN/M（c）和π）2 mN/M（d）。單(dan)分子膜(mo)用(yong)5 mol%羅丹明PE標記(ji)：亮區對(dui)(dui)應于(yu)LE相，暗區為LC結(jie)構域。比(bi)例尺代(dai)表15μm。所有圖像的(de)對(dui)(dui)比(bi)度都相同。

當鈣存在(zai)于亞(ya)相時，PC和PS單(dan)分子膜在(zai)低(di)(di)表面壓力(li)下都可(ke)以(yi)觀察到(dao)小的有(you)序(xu)(xu)疇。更大(da)面積的單(dan)層被這些(xie)～與水相比，Ca2+的有(you)序(xu)(xu)疇為3.5μm（見圖(tu)4）。因(yin)此，低(di)(di)表面壓力(li)下的這些(xie)小區域(yu)是鈣誘導的，它們占(zhan)據～表面的30%（對于PC）和20%（對于PS）。從下面的VSFG測量(liang)中(zhong)也可(ke)以(yi)明(ming)顯(xian)看出這些(xie)域(yu)的存在(zai)。到(dao)目(mu)前(qian)為止(zhi)，這種鈣離(li)子誘導的結構域(yu)僅(jin)在(zai)混(hun)合單(dan)層系統(tong)中(zhong)觀察到(dao)。34,35在(zai)中(zhong)等表面壓力(li)下（5 mN/m<π<25 mN/m），從圖(tu)4可(ke)以(yi)明(ming)顯(xian)看出，Ca2+的作用是降低(di)(di)有(you)序(xu)(xu)疇的密度。

圖(tu)4：。在(zai)凈水（藍色）和1 M CaCl2溶液(ye)（紅(hong)色）上(shang)，DPPC（a）和DMPS（b）單分(fen)子膜的熒光圖(tu)像(xiang)中暗有序LC域的部(bu)分(fen)面(mian)積Adark隨表面(mian)壓(ya)力的變化。注(zhu)意周圍標記的局部(bu)最大值(zhi)～在(zai)存在(zai)Ca2+離子的情(qing)況(kuang)下，兩種脂(zhi)質均為3 mN/m。

振動(dong)和(he)頻(pin)發生光(guang)(guang)譜(pu)(pu)學(xue)（VSFG）。VSFG是一(yi)種非(fei)線性振動(dong)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)技術(shu)，可提供界面(mian)分子構象順(shun)序(xu)和(he)方向的(de)(de)(de)表面(mian)特(te)定信息(xi)，進一(yi)步研(yan)究了在(zai)Ca2+存在(zai)下(xia)這種改變相行為的(de)(de)(de)分子起源。21,22為了量化(hua)離子對(dui)(dui)脂質尾部(bu)構象的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，在(zai)C-H拉伸區域收集VSFG光(guang)(guang)譜(pu)(pu)。沿等溫(wen)線測(ce)量了幾個表面(mian)壓力(li)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)；圖5顯示了DPPC單(dan)層在(zai)20 mN/m和(he)35 mN/m下(xia)三種不同(tong)亞(ya)相的(de)(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)。可以觀察到五種振動(dong)模式：以2876、2970和(he)2938 cm-1為中心的(de)(de)(de)峰值分別歸(gui)屬于CH3對(dui)(dui)稱(cheng)拉伸、CH3反對(dui)(dui)稱(cheng)拉伸和(he)CH3費米共振。22 CH2對(dui)(dui)稱(cheng)和(he)反對(dui)(dui)稱(cheng)拉伸頻(pin)率約為2846和(he)2920 cm-1。氘化(hua)DPPC脂質單(dan)層（d62和(he)d75 DPPC）上的(de)(de)(de)VSFG實驗顯示膽堿C-H伸展的(de)(de)(de)信號非(fei)常低。

圖(tu)5：。DPPC在π）20 mN/m（頂板）和(he)π）35 mN/m（底板）時(shi)的VSFG光(guang)譜。垂(chui)直線表(biao)示亞(ya)甲基對(dui)稱拉(la)伸（νsCH2）和(he)甲基對(dui)稱拉(la)伸（νsCH3）的位置。所有(you)光(guang)譜均歸一化(hua)為z切石英的參(can)考信號。實線表(biao)示使(shi)用洛倫茲模型(xing)擬(ni)合數據(ju)。

單分(fen)(fen)子層(ceng)壓(ya)(ya)縮后，CH2強(qiang)(qiang)度顯著(zhu)降低。這可以從對稱性參數(shu)中(zhong)理解：當烷基鏈(lian)中(zhong)的(de)(de)(de)亞甲基從順式構象變(bian)為(wei)(wei)反式構象時，會出(chu)現(xian)一個(ge)局部(bu)反轉中(zhong)心，從而使CH2模式SFG無(wu)效(xiao)。23另一方面(mian)(mian)，CH3強(qiang)(qiang)度隨著(zhu)單層(ceng)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)縮而急劇增加，這是(shi)由于鏈(lian)傾角的(de)(de)(de)角度分(fen)(fen)布變(bian)窄(zhai)所致。CH3和(he)(he)CH2對稱拉伸振(zhen)(zhen)子強(qiang)(qiang)度可通過擬合數(shu)據(ju)獲得(de)。考慮到前面(mian)(mian)的(de)(de)(de)論點，CH3和(he)(he)CH2對稱拉伸振(zhen)(zhen)子強(qiang)(qiang)度的(de)(de)(de)比(bi)值R為(wei)(wei)脂鏈(lian)的(de)(de)(de)順序提供了(le)一個(ge)靈(ling)敏的(de)(de)(de)經驗(yan)度量。24為(wei)(wei)了(le)可靠地提取R，使用(yong)洛倫茲多峰模型對數(shu)據(ju)進行全局分(fen)(fen)析(xi)（見支持信息(xi)中(zhong)的(de)(de)(de)公式2，實驗(yan)部(bu)分(fen)(fen)），僅(jin)允許峰值振(zhen)(zhen)幅隨表面(mian)(mian)壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)變(bian)化而變(bian)化。DPPC和(he)(he)DMPS的(de)(de)(de)R在圖6中(zhong)繪制為(wei)(wei)表面(mian)(mian)壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)函數(shu)。

圖6：。作(zuo)為DPPC（a）和DMPS（b）單(dan)(dan)分子膜(mo)(mo)表面(mian)壓力(li)的函數，CH3和CH2對稱拉伸振子強度的比值R：純水（藍色）、1 M NaCl溶液(ye)（綠色）和1 M CaCl2溶液(ye)（紅色）。由(you)于(yu)(yu)單(dan)(dan)分子膜(mo)(mo)的崩塌(ta)，在π）40 mN/m時，無(wu)法測定(ding)Na+-DPPC的比值R。由(you)于(yu)(yu)壓縮單(dan)(dan)層(ceng)膜(mo)(mo)的νsCH2振幅的不確定(ding)性，在較(jiao)高(gao)壓力(li)下，誤差條較(jiao)大。插圖顯示了作(zuo)為每種脂質(zhi)(zhi)面(mian)積(ji)函數顯示的比率(lv)R。請注意(yi)～4?2/脂質(zhi)(zhi)置換（解釋為Ca2+足跡），與(yu)圖2中的等溫線一致。

對于純水和NaCl亞相(xiang)上的(de)(de)DPPC單分子膜，R隨壓(ya)力(li)以類似的(de)(de)方式(shi)變(bian)化，在鈉(na)存在的(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia)，R值稍(shao)小(xiao)，但重復性較(jiao)小(xiao)。這(zhe)表(biao)明，正(zheng)如壓(ya)區(qu)等(deng)溫線也顯示的(de)(de)那樣(yang)，在Na+存在的(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia)，DPPC單分子膜的(de)(de)有序性稍(shao)差，這(zhe)與之(zhi)前關于亞相(xiang)中(zhong)高(gao)濃度(du)NaCl的(de)(de)報(bao)告一致，30但與分子動力(li)學模擬不一致，11,13表(biao)明在～10 mN/m表(biao)面壓(ya)力(li)。

對于含(han)有(you)Ca2+離子的(de)亞相(xiang)上的(de)DPPC，R在5 mN/m處顯示出(chu)一(yi)個小(xiao)但可重復(fu)的(de)峰值，隨后在10到(dao)20 mN/m之間(jian)略(lve)有(you)下降(jiang)，然后在25 mN/m左右急劇增(zeng)加。在低表面張力(li)下，按順(shun)序短暫增(zeng)加(～5 mN/m）與熒(ying)光(guang)顯微(wei)鏡的(de)結(jie)果非常一(yi)致(zhi)，這(zhe)表明在這(zhe)些壓力(li)下也會依次增(zeng)加（圖6）。在下文中，我們將嘗(chang)試(shi)使用表面張力(li)測量(liang)、熒(ying)光(guang)顯微(wei)鏡和VSFG測量(liang)的(de)結(jie)果，提(ti)供單層相(xiang)行為的(de)統一(yi)圖片。我們將首先討(tao)論(lun)DPPC的(de)具體結(jie)果，然后討(tao)論(lun)DMP。

在(zai)VSFG測(ce)量中，當探測(ce)面(mian)積為～10-2 mm2，但(dan)隨著(zhu)單層中平均階數的(de)增加(jia)，R值出現峰值。進一(yi)步(bu)壓縮(suo)，誘導(dao)域合(he)并成更(geng)大的(de)域。同時(shi)，Adark增加(jia)，但(dan)Ca2+仍比水低(di)20%（圖(tu)4a，10 mN/m<π<25 mN/m）。這再次與VSFG光(guang)譜很好地一(yi)致，VSFG光(guang)譜表明這些(xie)表面(mian)壓力下的(de)脂質尾部(bu)更(geng)加(jia)無序，因為20 mN/m的(de)CH2對稱和反(fan)對稱拉伸在(zai)亞(ya)相Ca2+中更(geng)加(jia)突出（圖(tu)5）。

當表面(mian)壓力達到25 mN/m時，R急劇增(zeng)加(jia)，達到一個(ge)恒定的(de)(de)大值。有趣的(de)(de)是(shi)，R的(de)(de)急劇增(zeng)加(jia)與(yu)等溫線中脂(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)面(mian)積減少2?2/脂(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)位置一致（見圖2），我們將其歸因于（見上文(wen)）從1:1脂(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)/鈣+復(fu)合(he)物(wu)(wu)轉變為2:1復(fu)合(he)物(wu)(wu)。這意味著順(shun)序的(de)(de)增(zeng)加(jia)，即R的(de)(de)增(zeng)加(jia)，涉及(ji)到由Ca2+-脂(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)相互作用的(de)(de)明顯變化引起(qi)的(de)(de)頭群的(de)(de)重新排列。當比(bi)較(jiao)Ca2+溶(rong)液與(yu)純水時，從R值增(zeng)加(jia)的(de)(de)不同點(dian)也可以明顯看出與(yu)Ca2+離子足跡(ji)相關的(de)(de)4?2/脂(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)表面(mian)積。當繪制R與(yu)每種(zhong)脂(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)面(mian)積之(zhi)比(bi)時，R的(de)(de)增(zeng)加(jia)精(jing)確地移動了一個(ge)單(dan)位的(de)(de)ACa2+（插圖6）。

當Ca2+-DPPC體系（π）25 mN/m的(de)(de)(de)比(bi)值R急(ji)劇增大(da)時，20%的(de)(de)(de)單層(ceng)面積仍被LE相覆蓋。從VSFG獲得(de)的(de)(de)(de)比(bi)率R的(de)(de)(de)增加并(bing)不是由于脂尾中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)笨拙缺陷消(xiao)失，而是由于LC相中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)烷基鏈朝向鏈與表(biao)面法線之(zhi)間的(de)(de)(de)較小角度θ重新(xin)定向。這(zhe)可以(yi)從νsCH3和甲基反對稱(cheng)拉(la)伸12的(de)(de)(de)振幅之(zhi)比(bi)得(de)出結論(lun)（詳細信(xin)息見支持(chi)信(xin)息），這(zhe)表(biao)明(ming)DPPC在Ca2+溶(rong)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)θ比(bi)在純水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)θ小10°。在這(zhe)些壓(ya)力下(xia)，鈣離子的(de)(de)(de)存在導(dao)致(zhi)脂質(zhi)向表(biao)面法線協同傾(qing)斜。

對于DMP，盡(jin)管其頭基(ji)結構和(he)電荷不同，但(dan)Na+和(he)Ca2+離子的(de)結果與(yu)DPPC的(de)結果非常相(xiang)(xiang)似。由(you)于DMPS的(de)非極性烴鏈(lian)長度略(lve)短（DMPS為(wei)14個(ge)(ge)碳(tan)(tan)，DPPC為(wei)16個(ge)(ge)碳(tan)(tan)），與(yu)DPPC相(xiang)(xiang)比(bi)，DMPS壓(ya)縮單層(ceng)(ceng)的(de)R值較低。先前(qian)已經報道了烷(wan)基(ji)鏈(lian)的(de)長度與(yu)單層(ceng)(ceng)的(de)相(xiang)(xiang)對順序(xu)之間的(de)直(zhi)接相(xiang)(xiang)關性。36

對(dui)于(yu)Ca2+，DMPS單分子(zi)膜的(de)(de)(de)比率R與(yu)DPPC單分子(zi)膜的(de)(de)(de)趨勢相似(si)：在(zai)低表面(mian)壓(ya)力下出(chu)現峰值(～3 mN/m），并(bing)且在(zai)較高(gao)的(de)(de)(de)表面(mian)壓(ya)力（π）30 mN/m時會出(chu)現急劇增加，ACa2+開始向(xiang)每個分子(zi)的(de)(de)(de)更高(gao)面(mian)積(ji)方(fang)向(xiang)移動（插(cha)圖(tu)6）。同(tong)樣，這(zhe)與(yu)等溫線數據和熒光圖(tu)像非常一致(zhi)。對(dui)于(yu)高(gao)表面(mian)壓(ya)力（π>30mN/m）下的(de)(de)(de)DMP，發現R與(yu)亞(ya)相中(zhong)鈣(gai)的(de)(de)(de)存在(zai)無關，表明(ming)在(zai)高(gao)壓(ya)下存在(zai)類似(si)的(de)(de)(de)酰基(ji)鏈排序。

可以注意(yi)到(dao)兩種(zhong)脂(zhi)(zhi)質之間的(de)(de)三個(ge)差異：首先(xian)，在(zai)5 mN/m<π<25 mN/m的(de)(de)區域，在(zai)熒(ying)光結(jie)(jie)(jie)果中(zhong)，鈣誘導(dao)的(de)(de)DPPC下降順序對(dui)(dui)于(yu)(yu)DMPS是明(ming)顯(xian)的(de)(de)，但在(zai)VSFG結(jie)(jie)(jie)果中(zhong)則不(bu)太明(ming)顯(xian)。其次，DPPC中(zhong)觀(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)從1:1到(dao)2:1脂(zhi)(zhi)質/鈣復(fu)合物的(de)(de)轉變對(dui)(dui)于(yu)(yu)DMPS來(lai)說并不(bu)明(ming)顯(xian)，盡管ACa2+在(zai)熒(ying)光和VSFG數據中(zhong)都(dou)出現(xian)。第(di)三，雖(sui)然鈉離子在(zai)高壓（π>25 mN/m）下誘導(dao)兩種(zhong)脂(zhi)(zhi)質紊亂，但這種(zhong)效(xiao)應對(dui)(dui)DMP顯(xian)著更(geng)大。目前(qian)，我(wo)們對(dui)(dui)這些觀(guan)察(cha)結(jie)(jie)(jie)果沒有(you)一個(ge)令人滿(man)意(yi)的(de)(de)解釋，除了差異必須源(yuan)于(yu)(yu)集團結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)差異。

盡管DPPC和(he)(he)DMPS之(zhi)(zhi)間離子脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作用(yong)的(de)(de)(de)(de)一(yi)些細(xi)節存在(zai)(zai)(zai)這些差(cha)異，但(dan)很(hen)明顯，Ca2+在(zai)(zai)(zai)低表(biao)(biao)(biao)面壓(ya)力下(xia)誘導兩(liang)(liang)種(zhong)脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中有(you)序(xu)結構(gou)(gou)域(yu)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)，在(zai)(zai)(zai)中等表(biao)(biao)(biao)面壓(ya)力下(xia)誘導無序(xu)結構(gou)(gou)域(yu)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)（對于(yu)DPPC），在(zai)(zai)(zai)最高表(biao)(biao)(biao)面壓(ya)力下(xia)誘導高度有(you)序(xu)結構(gou)(gou)域(yu)的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)。對于(yu)這兩(liang)(liang)種(zhong)脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，觀察到(dao)明顯的(de)(de)(de)(de)證據表(biao)(biao)(biao)明脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)Ca2+之(zhi)(zhi)間形成(cheng)復合物，但(dan)Na+不(bu)存在(zai)(zai)(zai)。鈉對脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)單分(fen)(fen)子膜的(de)(de)(de)(de)影響要小得多，主要是在(zai)(zai)(zai)高表(biao)(biao)(biao)面壓(ya)力下(xia)引(yin)起紊亂（最明顯的(de)(de)(de)(de)是DMP）。在(zai)(zai)(zai)研(yan)究頭部附近水分(fen)(fen)子的(de)(de)(de)(de)方向時，觀察到(dao)兩(liang)(liang)種(zhong)脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)(de)(de)其他相(xiang)(xiang)(xiang)似(si)性。O-D拉伸振動中D2O亞相(xiang)(xiang)(xiang)上DPPC和(he)(he)DMPS的(de)(de)(de)(de)VSFG光(guang)譜（未(wei)顯示數(shu)據）表(biao)(biao)(biao)明，水合水分(fen)(fen)子在(zai)(zai)(zai)陰離子和(he)(he)兩(liang)(liang)性離子頭基(ji)附近以(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)方式取向。這表(biao)(biao)(biao)明PC表(biao)(biao)(biao)現為(wei)陰離子脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，因為(wei)DPPC的(de)(de)(de)(de)頭基(ji)與其膽堿(jian)基(ji)團朝向界面。32因此，鈣與PC和(he)(he)PS磷脂(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作用(yong)類似(si)并不(bu)奇怪，很(hen)可能與磷酸鹽部分(fen)(fen)協(xie)調。

結論

綜上(shang)(shang)所述，我們(men)結(jie)(jie)合(he)三種互(hu)補技術來(lai)研究陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)對PC和PS單分(fen)子(zi)(zi)(zi)膜(mo)的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)。我們(men)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)表(biao)(biao)明(ming)，鈉離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)對DPPC單分(fen)子(zi)(zi)(zi)膜(mo)的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)很小，主要是(shi)擴張脂(zhi)質(zhi)單分(fen)子(zi)(zi)(zi)膜(mo)。另(ling)一方面(mian)(mian)(mian)，鈣(gai)有明(ming)顯的(de)(de)(de)效果(guo)，這在很大(da)程(cheng)度上(shang)(shang)取決于表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓力(li)。在低表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓力(li)下(xia)，鈣(gai)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)誘導形成小而有序的(de)(de)(de)脂(zhi)質(zhi)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)域(yu)，隨著表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓力(li)的(de)(de)(de)增(zeng)加，這些脂(zhi)質(zhi)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)域(yu)合(he)并成更(geng)大(da)的(de)(de)(de)脂(zhi)質(zhi)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)域(yu)。在高(gao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓力(li)下(xia)，Ca2+對兩性離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)脂(zhi)質(zhi)和陰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)脂(zhi)質(zhi)單層都產生(sheng)“縮(suo)合(he)效應”，表(biao)(biao)明(ming)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)優(you)先與脂(zhi)質(zhi)頭基中(zhong)的(de)(de)(de)磷酸部分(fen)相互(hu)作用。在VSFG和表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)測量中(zhong)，Ca2+與脂(zhi)質(zhi)結(jie)(jie)合(he)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)(zi)特征從水和Ca溶(rong)液上(shang)(shang)的(de)(de)(de)單分(fen)子(zi)(zi)(zi)膜(mo)之(zhi)間的(de)(de)(de)信(xin)號變(bian)化中(zhong)可(ke)以明(ming)顯看出，對應于4?2/脂(zhi)的(de)(de)(de)面(mian)(mian)(mian)積變(bian)化，精確地說是(shi)Ca2+離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積。

確認

這項工作是“材料粘貼voor Fundamenteel Onderzoek（FOM）”研究項目(mu)的一(yi)部分，該項目(mu)由“荷蘭(lan)voor Wetenschapelijk Onderzoek（NWO）”組織資助。我們(men)感謝本特(te)·卡塞莫（BengtKasemo）建議進行(xing)這項實驗(yan)，并感謝克(ke)里斯蒂(di)安(an)·蒂(di)舍爾（Christischer）和拉杰什·皮萊（RajeshPillai）對熒光顯微鏡的幫助。

可用支持信息：實驗(yan)部分(fen)(fen)，DMPS單(dan)分(fen)(fen)子(zi)膜的(de)(de)VSFG光(guang)譜，以(yi)(yi)及使用和頻生成的(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)取向分(fen)(fen)析。此材料可通過(guo)以(yi)(yi)下(xia)網(wang)址免費獲取：//pubs.acs.org.