化学トラッピングによってプローブされたアミノ酸界面活性剤の小胞からミセルへの移行に対するイオン特異的効果

イオン固有の効果は、生物学的および化学システムに広く存在し、古典的な理論では説明することはできません。分子レベルでのタンパク質系におけるイオン特異的効果の複雑さは、アミノ酸、オリゴペプチド、およびアミド結合を持つ他の有機分子などの小さな分子を含む模倣モデルの使用を必要とします。したがって、アシルアミノ酸界面活性剤の凝集遷移に対する追加の塩の効果を決定することは理論的価値です。ここでは、動的光散乱（DLS）と透過型電子顕微鏡により、ラウロイルグリシネートナトリウム（SLG）凝集に対する特定のテトラアルキルアンモニウムイオン（TAA+）の効果を研究しました。以前の研究では、コスモトロピックTAA+イオンは、いくつかのアニオン性界面活性剤のミセル成長またはミセルから束までの遷移を誘導する傾向があることが示されていますが、本研究でTAA+添加はSLG溶液における部分的な小胞からマイセルへの遷移を誘発しました。化学トラッピング（CT）法を使用して、そのような遷移中に水、アミド結合、カルボキシレート基の界面モル濃度の変化を推定しました。小胞からミセルへの遷移には、界面水臼歯の著しい上昇と界面アミド結合モル濃度の低下が伴い、水和なTAA+が界面領域に入り、水素結合を破壊し、SLGモノマーがしっかりと梱包するのを防ぐことを示唆しています。SLGヘッドグループ間のアミド - アミド結合の塩誘発性切断を示すために、分子動的シミュレーションも実行されました。さらに、CTとDLSの両方の結果は、テトラアルキルアンモニウムカチオンがそのような遷移を誘導する能力が、ホフマイスターシリーズに続く陽イオンのサイズと疎水性の増加とともに増加することを示しています。現在の研究は、アシルアミノ酸界面活性剤の凝集遷移に対するテトラルアルキルモニウムイオンの特定の効果を理解するための重要な分子レベルの証拠を提供します。

Ion-specific effects widely exist in biological and chemical systems and cannot be explained by classical theories. The complexity of ion-specific effects in protein systems at the molecular level necessitates the use of mimetic models involving smaller molecules, such as amino acids, oligopeptides, and other organic molecules bearing amide bonds. Therefore, it is of theoretical value to determine the effect of additional salts on the aggregation transitions of acyl amino acid surfactants. Herein, the effects of specific tetraalkylammonium ions (TAA+) on sodium lauroyl glycinate (SLG) aggregation were studied by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy. Although previous studies have shown that the kosmotropic TAA+ ions tend to induce micellar growth or micelle-to-vesicle transitions of some anionic surfactants, TAA+ addition in the present study induced partial vesicle-to-micelle transitions in SLG solutions. The chemical trapping (CT) method was employed to estimate changes in the interfacial molarities of water, amide bonds, and carboxylate groups during such transitions. The vesicle-to-micelle transitions were accompanied by a marked rise in interfacial water molarity and a decline in interfacial amide bonds molarity, suggesting that the hydrated TAA+ entered the interfacial region and disrupted hydrogen bonding, thus preventing the SLG monomers from packing tightly. Molecular dynamic simulation was also performed to demonstrate the salt-induced cleavage of amide-amide bonds between SLG headgroups. Furthermore, both CT and DLS results show that the ability of tetraalkylammonium cations to induce such transitions increased with increasing size and hydrophobicity of the cation, which follows the Hofmeister series. The current study offers critical molecular-level evidence for understanding the specific effects of tetraalkylammonium ions on the aggregation transitions of an acyl amino acid surfactant.