大きくて巨大な小胞の表面でのキトサンの吸着に対する分子量とpHの影響

このホワイトペーパーでは、大きくて巨大な単層小胞のDOPC脂質膜（それぞれLuvsおよびGuv）のDOPC脂質膜上の、正に帯電した高分子電解質であるキトサンの吸着のメカニズムについて説明します。キトサン濃度の関数としてのLUVのゼータ電位の変動は、キトサン分子量（MW）に独立していることを観察します。この結果は、静電相互作用の観点から解釈され、膜の表面にキトサンの平らな吸着を誘発します。静電相互作用の役割は、pHによって調整された2つの異なる電荷密度のキトサン濃度の関数としてゼータ電位の変動を観察することにより、さらに研究されます。結果は、pH 6（脂質が負に帯電し、40％のキトサンアミノ基がプロトン化されている）でpH 6でより強いキトサン膜親和性を示しています（プロトン化アミノ基の100％ですが、吸着が吸着があることを確認することを確認します。静電起点。次に、酸性条件で行われた以前の研究を完了するために、幅広いpH（6.0 <pH <12.0）で装飾されたLUVとGUVの安定性を調査します[Quemeneur et al。Biomacromolecules 2007、8、2512-2519]。pHの関数としてのゼータ電位の変動の比較研究（2.0 <pH <12.0）は、裸とキトサン装置のLUVの行動の違いを明らかにします。この結果は、基本条件（6.0 <ph <12.0）での裸およびキトサン装置のGUVの光学顕微鏡による比較観察によってさらに確認されます：ph> 10.0では、キトサンが存在しない場合、小胞は複雑な形状を示します。球形のままであるキトサン装飾された小胞は、キトサンが基本的な条件で小胞に吸着されたままであることを確認しますpH = 12.0。これらの結果は、以前のデータに加えて、キトサン装飾された小胞が非常に広範囲のpH（2.0 <pH <12.0）で安定していることを示しており、in vivoアプリケーションに有望です。最後に、LUV膜へのキトサン吸着の定量化は、ゼータ電位と蛍光測定によって実行されます。キトサンで覆われた膜表面の割合は、40％未満であると推定されており、これは静電ベースで膜表面にキトサンの平らな層の形成に対応しています。

This paper describes the mechanisms of adsorption of chitosan, a positively charged polyelectrolyte, on the DOPC lipid membrane of large and giant unilamellar vesicles (respectively, LUVs and GUVs). We observe that the variation of the zeta potential of LUVs as a function of chitosan concentration is independent on the chitosan molecular weight (Mw). This result is interpreted in terms of electrostatic interactions, which induce a flat adsorption of the chitosan on the surface of the membrane. The role of electrostatic interactions is further studied by observing the variation of the zeta potential as a function of the chitosan concentration for two different charge densities tuned by the pH. Results show a stronger chitosan-membrane affinity at pH 6 (lipids are negatively charged, and 40% chitosan amino groups are protonated) than at pH 3.4 (100% of protonated amino groups but zwitterionic lipids are positively charged) which confirms that adsorption is of electrostatic origin. Then, we investigate the stability of decorated LUVs and GUVs in a large range of pH (6.0 < pH < 12.0) in order to complete a previous study made in acidic conditions [Quemeneur et al. Biomacromolecules 2007, 8, 2512-2519]. A comparative study of the variation of the zeta potential as a function of the pH (2.0 < pH < 12.0) reveals a difference in behavior between naked and chitosan-decorated LUVs. This result is further confirmed by a comparative observation by optical microscopy of naked and chitosan-decorated GUVs in basic conditions (6.0 < pH < 12.0): at pH > 10.0, in the absence of chitosan, the vesicles present complex shapes, contrary to the chitosan-decorated vesicles which remain spherical, confirming thus that chitosan remains adsorbed on vesicles in basic conditions up to pH = 12.0. These results, in addition with our previous data, show that the chitosan-decorated vesicles are stable over a very broad range of pH (2.0 < pH < 12.0), which holds promise for their in vivo applications. Finally, the quantification of the chitosan adsorption on a LUV membrane is performed by zeta potential and fluorescence measurements. The fraction of membrane surface covered by chitosan is estimated to be lower than 40 %, which corresponds to the formation of a flat layer of chitosan on the membrane surface on an electrostatic basis.