项目名称: 电场诱导磷脂膜形变

项目编号: No.11464047

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 盛洁

作者单位: 伊犁师范大学

项目金额: 50万元

中文摘要: 细胞膜的形状将是影响细胞和细胞内生命过程的关键, 有关细胞膜形状改变的机理仍有待深入的研究. 基于仿生物膜体系, 利用支撑磷脂双层膜和电形成的巨囊泡, 从实验角度研究电场作用下生物膜形变的动力学机理: 1)电中性的单组份磷脂膜和多组分磷脂膜在电场中的拓扑形变; 2)带电的单组份磷脂膜和多组分磷脂膜在电场中的拓扑形变; 3)电场空间的不均匀与和介质常数对磷脂膜结构的影响. 基于磷脂的带电特性、磷脂和电解质的相互作用以及电场与磷脂的作用, 结合线性弹性方程、静电学和电动力学(泊松能斯特-普朗克)方程, 定性的分析磷脂膜的静电/电动力的变形. 尝试理解电场作用下, 磷脂头部的电性、外电场参数以及电介质等因素引起的磷脂膜流动性, 磷脂膜穿孔、撕裂或融合等拓扑形变. 通过该课题的实现和完成, 将为后续研究电场对生物膜功能的控制, 如电场控制磷脂膜上的信号、能量或药物的输运机理提供研究的铺垫.

中文关键词: 生物膜;自组织;电场;形变;孔形成

英文摘要: The deformation of cell membrane closely related to the realization process of cellular functions, is also critical life processes within the cell or intracellular. It has long been concerned about the mechanism of deformation on the membrane, but there are still some problems need to be further explored. Based on the experimental model lipid membrane systems, such as supported lipid bilayers and giant unilamellar vesicles by electroformation, we are going to use the dynamic mechanism of deformation on membrane by the electric field: 1) the deformation of the neutral single-component and multi-component phospholipids membranes in the electric field; 2) the deformation of charged single-component and multicomponent membranes in the electric field;3) the deformation of phospholipids membranes by the uniform electric field and the dielectric constant of the solution. Based on the electric properties of the phospholipids, the interaction of phospholipids and the electrolyte, and electric field and the role of phospholipids, we qualitative analyse the dynamic deformation of the membrane by the linear elastic equations, electrostatics and electrodynamics equation, qualitative analysis of membrane electrostatic/deformation of electric dynamics. We will explore the deformation of membrane, such as pore formation and resealing, lipid membrance fluidity, rupture and fusion etc. This study is the foundation for our further researches by the electric fields induced function of biological membranes, such as signal trafficking, recognition in biology membrane and the lipid-enveloped nanoparticle in drug delivery.

英文关键词: biomembranes;reorganization;electric field;deformation;pore formation

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