帯電したリン脂質二重層間の測定された静電力に対する一価イオン結合とスクリーニングの効果

単独のイオンが膜間力の修飾において果たす役割を決定するために、単独のイオン溶液における電荷のリン脂質二重層間のこれらの力を測定しました。浸透圧ストレス技術により、二重層の間の正味の静電圧を測定することができましたが、その分離はX線回折によって同時に決定されました。まとめると、これらの測定値は、二重層分離の関数として静電圧力をもたらしました。このシステムの完全な非線形ポアソンボルツマン方程式の正確な解を介して、測定圧力を二重層の表面電荷密度と表面電位に関連付けました。単独のアルカリ金属カチオン間の二重層分離の定量的違いは、これらのホスファチジルグリセロール（PG）、ホスファチジルセリン（PS）、およびホスファチジン酸（PA）への微分結合を示しました。これらの脂質に対するLi+、Na+、K+、Cs+、およびTma+イオンについて、結合親和シリーズを決定しました。アニオンCl-、Br-、i-、およびCh3Coo-は、PS二重層間の反発力に差別的な影響がないことがわかりました。実験的圧力曲線の斜面から推定された電気二重層のデバイ長さは、古典的なグーイ・チャプマン理論に基づいて予測されるよりも一貫して長くなりました。塩溶液中のPSの二重層とPG間のファンデルワールスハマーカー係数の推定は、純水中のホスファチジルコリン二層の間よりも弱いことがわかりました。

In an effort to determine the role that monovalent ions play in the modification of intermembrane forces, we have measured these forces between charged phospholipid bilayers in monovalent ionic solutions. The osmotic stress technique allowed the net electrostatic pressure between the bilayers to be measured while their separation was concurrently determined by x-ray diffraction. Taken together, these measurements yielded electrostatic pressure as a function of bilayer separation. We have related measured pressures to the bilayer surface charge density and surface potential through an exact solution of the full nonlinear Poisson-Boltzmann equation for this system. Quantitative differences in bilayer separation amongst monovalent alkali metal cations indicated differential binding of these to phosphatidylglycerol (PG), phosphatidylserine (PS), and phosphatidic acid (PA); binding affinity series were determined for Li+, Na+, K+, Cs+, and TMA+ ions to these lipids. The anions Cl-, Br-, I-, and CH3COO- were found to have no differential effect on the repulsive forces between PS bilayers. Debye lengths for the electric double layer estimated from the slopes of the experimental pressure curves were consistently longer than predicted on the basis of classic Gouy-Chapman theory. Estimates of the van der Waals Hamaker coefficient between bilayers of PS and PG in salt solution were found to be weaker than between phosphatidylcholine bilayers in pure water, a difference possibly due to electromagnetic retardation and ionic screening.