分子有序组合体的功能及作用

　　【来源/作者】北纳创联 

　　1．分子有序组合体的流变性质

　　流变行为是表面活性剂分子有序组合体的重要性质。研究分子有序组合体的流变行为可以得到有关胶束的大小、形状和水化作用等方面的信息。用来表征有序组合体的流变性质的物理量主要有相对黏度、比浓黏度、特性黏度和表现黏度等。

　　当表面活性剂溶液浓度不大或体系中的离子强度不高时，表面活性剂以单个分子或球形胶束在溶液中存在，它们的流动性很好，黏度接近溶剂(水)的黏度，是牛顿流体。一旦溶液环境发牛改变，如表面活性剂的浓度增加、溶液中的离子强度达到一定值，或者有其他组分加入，溶液中可能形成线形柔性棒状胶束、囊泡或层状结构，同时溶液的黏度将急剧增拥。尤其当体系形成线形柔性棒状胶柬和相互缠绕的_二维空间网状结构时，流变学性质往往投大改变，如黏弹性、触变性以及剪切变稀等。

　　离子型表面活性剂由于带电头基间的排斥作用，在溶液中只能形成球形胶束。这些溶液黏度很小，但通过加入一定的添加剂使表面活性剂胶束／水界面的电荷被屏蔽后就可以形成棒状胶束，甚至形成网络结构，使体系呈胶态。如向一些水溶性聚合物如聚乙烯吡咯烷酮体系加少量的十二烷基硫酸钠(SDS)时，体系的黏度明显增大。再如研究最广的黏弹性体系——长链烷基卤化吡啶和长链烷基季铵盐与十六烷i甲基溴化铵(CTAB)混合溶液，当其以某一比例混合后，可在相当低浓度下呈现高黏度和显著黏弹性的特点。由阴阳离子表面活性剂复配的体系中则更易形成棒状胶束，这是由于阴阳离子相互作为反离子而产生更加强烈的结合导致的。分子有序组合体的流变学性质广泛应用于日化、造纸、石油化工、高分子材料等领域的生产、实践及科学研究。

　　2．表面活性剂分子有序组合体的催化性质

　　表面活性剂分子有序组合体的存在使介质的性质发生了很大的变化，也必然会影响介质的存在状态。分子有序组合体不仅可以为化学反应提供合适的微环境，同时它们还能通过增溶原来溶解度很小的反应物，增加反应物的接触机会从而使得反应速率加快，表现出对化学反应的催化作用。

　　3．模拟生物膜

　　具有高相对分子质量的分子有序组合体和蛋白质可用来模拟生物膜。图4一l是磷脂分子在水中形成的双分子生物膜的横截面示意图。其主要结构为由磷脂和蛋白质组成的混合定向双层，在其外表面附有具有生物体表面识别功能的糖和蛋白质，内表面则带有由蛋白质交联而成的网。这种膜的性质取决于相邻结构单元间的非特殊或特殊的相互作用。

　　囊泡的独特性质和结构决定其是研究和模拟生物膜的最佳体系。因其本身就是由多层表面活性剂分子缔合而成的结构，若它有一个水溶性的内核，则非常类似于细胞膜，因细胞膜的生物行为涉及较深的研究范围，对脂类和双层膜结构相互作用研究仍然较为复杂，因此，通过利用囊泡来模拟生物细胞膜构建简单的研究模型人手，进而对其作用机理进行深入研究则不失为一种良好的切人方式。另外近年来对液晶的研究表明，一些具有螺旋形、双菱型以及体心立方晶格的结构也是很好的模拟生物膜的体系。

　　4．微反应器

　　分子有序组合体可作为微反应器在化学、化工、生化反应中提供多种微环境并实施控制，有着常规反应器无法比拟的优越性。作为制备新型纳米材料的微反应器，在材料科学中，设计制备新型纳米材料能使复合材料获得新的物理化学性能，这其中对颗粒的形态、颗粒粒径、粒径分布、胶体的稳定性有严格的要求，而分子有序组合体特殊的微环境为控制反应提供了适宜的条件。在生化领域，利用囊泡特殊的双层结构还可以解决某些在水中起作用的微生物功能受到抑制的问题，这是由于囊泡既可以携带水性物质，又可以携带为溶解烃类或其他不溶于水的反应成分所必需的有机溶剂。

　　5．模板功能

　　近年来兴起的表面活性剂模板法具有操作简便、易于调控的特性，可广泛应用于合成纳米粒子，具体来讲就是利用分子有序组合体形成的胶团或反胶用进行模板制备。这些胶团的粒径通常在微米级甚至到达几个纳米．因此可利用其体积特性制备小尺度的纳米颗粒，这也为研究纳米尺度效应提供了制备基础。另外，一些特殊形貌以及结构的纳米材料(如片层状、椭球状、六角状)也可以利用分子有序组合体作为模板来进行制备。分子有序组合体通常起到晶体结构与晶体取向的定向控制，对制备样品的形貌和粒径进行调控等作用。

　　多室囊泡模板法是一种制备空心球或多孔球的新方法。其特征在于表面活性剂在一定的条件下形成囊泡或多室囊泡，以此作为软模板，让无机材料在其表面进行成核生长，从而复制囊泡和多室囊泡的形状，最终得到单层空心球和多层空心球结构。由于晶体生长方式的不同，所形成的空心球壳可为单晶结构，也可为多晶或多孔结构。采用的表面活性剂可以为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性或两种表面活性剂的混合。这种方法可制备的材料较为广泛，可以是各种氧化物、氢氧化物、硫化物、金属单质、硒化物或无机盐类。它们在囊泡、多室囊泡表面成核并生长，最终得到单层、多层空心球结构及多孔球结构。

　　溶致液晶由一种或多种两亲化合物组成的化学体系，目前已被广泛地应用于液晶功能膜、液晶态润滑剂、食品、化妆品、石油开采等领域。将其作为模板剂应用于纳米材料制备技术中，用来调控产物的结构与形貌也是当前较热门的研究方向之一。其显著的特点是模板的结构可预先设计、反应条件温和、易于操作并且过程可控，构筑溶质液晶模板过程相对简单，合成产物结构具有多样性，如各种金属及其氧化物、硫化物和一些导电聚合物等。产物形貌与表面活性剂性质无关，主要受液晶模板的调控。通过溶致液晶组成、表面活性剂分子类型与结构的搭配，可以调节分子的形态、取向和间距。

　　6．药物栽体

　　在药剂学中，常采用适当的载体与药物结合，把载体作为控释给药和导向定位的工具，这种方法的特点是剂量小、药效高，能够克服一些传统给药方式所致的毒副作用，尤其是对那些毒副作用较大或一些非常规生理环境下易失活的药物更为重要。分子有序组合体作为药物载体，不仅可以为药物提供栖息场所，提供保护层和稳定作用，防止药物在到达病灶机体之前过早降解、失活、排泄，从而达到药物缓释的目的。另外，还可以利用表面活性剂分子有序组合体来设计定向控释的药物输运体系，使给药作用智能化进行，在得到具有自动靶向和定时定量释药的纳米智能药物基础上，通过制备出更为理想的具有智能效果的纳米药物载体，同时将纳米级载体与具有特异性能的药物相结合，可解决人类重大疾病的诊断、治疗和预防等问题。　　

　　囊泡特有的双层膜结构使其成为理想的药物载体。将水溶的和不溶的药物包容在囊泡的双层结构中，通过静脉注射将药物送到靶向器官。纳米级粒子使药物在人体内的传输更为方便，纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击病灶细胞或修补损伤组织。在人工器官移植领域，将人工器官外面涂E纳米粒子，就可预防人工器官移植时所产生的排异反应。

　　脂质体在循环系统中携带药物存留的时间比单纯的药物长，因此随着它的逐渐降解，药物的释放过程也相对延长，因此可以增强药效。同时，经过表面修饰的脂质体能够增强药物的靶向定位功能，可防止其在酶作用下分解，无需很大药剂量即可作用于病灶，达到治疗效果的同时最大程度地降低了药效的毒副作用。基于临床上的应用越来越广泛，近年来对脂质体的研究逐渐成为药物载体方面研究的热点。

　　来源：北京标准物质网www.biaowu.com