Wpływ pegu na adsorpcję trójfenylku cyny na błonie biologicznej

Abstract

Modelem do testowania oddziaływania związków amfifilowych z błoną biologiczną jest liposom (mikropęcherzyk utworzony przez dwuwarstwę lipidową – symulującą błonę biologiczną), z do-łączonym polimerem będącym modelem glikokaliksu (reszt cukrowych wystających ponad błonę komórkową). Zastosowany związek (chlorek trójfenylku cyny) jest związkiem amfifilowym, który dodatkowo w roztworze wodnym (w formie zdysocjowanej) posiada ładunek, co pozwala na prze-prowadzenie pomiarów za pomocą sondy fluoroscencyjnej.

Przeprowadzono badania zależności wpływu wprowadzenia polimeru na powierzchnię liposomów na ilość fenylku cyny ( (C6H5)3SnCl ) jaka adsorbuje do powierzchni błony lipidowej. W badaniach wykorzystano polimer długołańcuchowy PEG-2000 (glikol polietylenu), który został zakotwiczony w błonie liposomu z łańcuchem w formie swobodnej zajmującym przestrzeń nad błoną. Związkiem, który oddziałuje z błoną jest toksyczny chlorek trójfenylku cyny (związek metaloorganiczny). Substancja ta adsorbując do błony (błona zbudowana z fosfatydylocholiny jajecznej) nadaje jej ładunek powierzchniowy, który poprzez oddziaływania elektrostatyczne odpycha jony wodorowe z sąsiedztwa błony zmniejszając tym samym lokalne pH. Efekt ten wykrywany jest do pomiaru intensywności fluorescencji związanego kowalencyjnie z lipidem znacznika fluorescencyjnego (fluoresceina-PE) wrażliwego na stężenie protonów w jego mikrootoczeniu. Intensywność świecenia jest funkcją zaad-sorbowanego na błonie fenylku.

Stwierdzono, że wprowadzenie polimeru wpływa na zwiększenie intensywności fluorescencji sondy, co może być interpretowane jako zwiększenie ilości adsorbowanego fenylku, przy założeniu słuszności zastosowanego modelu.
Autor: Piotr Brzeźnicki

1. WSTĘP

Nad powierzchnią błony komórkowej od strony zewnętrznej usytuowana jest warstwa związków długołańcuchowych tworzących tzw. glikokaliks. Związkami tymi są policukry będące częścią większych makromolekuł tj. glikolipidów i glikoprotein. Konstrukcje te pełnią różne biologicznie i fizjologicznie ważne funkcje, biorą np. udział w rozpoznawaniu immunologicznym. Zespół tych cząsteczek (glikokaliks) formuje nad powierzchnią błony obszar, który jest steryczną barierą mającą zdolność izolowania komórki, przed bezpośrednimi oddziaływaniami z błoną lipidową, cząsteczek związków makromolekularnych tj. np. białka.

W przeprowadzonych badaniach starano się odpowiedzieć jak istnienie takiej bariery wpływa na asocjacje z błoną związków znacznie mniejszych od makromolekuł biologicznych, a mających właściwości amfifilowe tzn. związków wykazujących zarówno właściwości hydrofobowe jak i hydrofilowe. Jednym ze związków o takiej naturze jest chlorek trójfenylku cyny ((C6H5)3SnCl) związek metaloorganiczny o silnych właściwościach toksycznych, który jest popularną substancją stosowaną w przemyśle chemicznym. Pierścienie fenylowe trójtenylku wykazują właściwości lipofilowe, natomiast za właściwości hydrofilowe odpowiedzialny jest atom metalu - cyny.

Jako model błony ze steryczną zasłoną zastosowano błonę liposomów, uformowanych z fosfolipidu - fosfatydylocholiny jajecznej (Egg-PC), w której zakotwiczono łańcuchy polimeru - glikolu polietylenowego (PEG) symulującego glikolaks. W modelu nie uwzględniono ładunku elektrycznego glikolaksu (ładunek ujemny pochodzących od grup sjalowych kwasu sjalowego), ponieważ starano się zbadać wpływ jedynie istnienia zapory sterycznej na adsorpcję fe-nylku na błonie lipidowej.

Jako sensor ilości zaadsorbowanego związku (chlorku trójfenylku cyny) zastosowano sondę fluorescencyjną - fluoresceinę-PE. Jest to barwnik fluorescencyjny związany kowalencyjnie z lipidem (fosfatydyloetanolaminą), co sprawia, że sam fluorofor jest umieszczony bezpośrednio nad powierzchnią błony. Fluoresceina jest związkiem czułym na zmiany pH otoczenia, reagując na wzrost pH wzrostem intensywności fluorescencji. W badanym układzie modelowym zmiana pH była efektem adsorpcji na błonie trojfenylku cyny, który w roztworze wodnym istnieje jako kation. Akumulacja fenylku na błonie powodowała zwiększenie ładunku powierzchniowego i, co za tym idzie, zmniejszanie lokalnego stężenia jonów wodorowych (lokalnego pH) przez ich elektrostatyczne odpychanie.