Inrarotlineardichroismus molekulargeordneter Systeme - Untersuchungen zur Hydratation und Struktur von Dienlipiden

• Main Author: Binder, Hans
• Other Authors: Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Leipzig 2004
• Subjects: Physik; Astronomie; Biomembranen; Dienlipide; Hydratation; Infrarotlineardichroismus; lyotropes Phasenverhalten; molekulare Ordnung; ddc:610
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-36925; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-36925; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/3692/8.pdf

Referat: Das lyotrope Phasenverhalten und die molekulare Architektur von Membranen ausgewählter Dienlipi-de wird mittels Infrarot-(IR)-Spektroskopie untersucht. Doppelschichten aus synthetischen Lipiden haben sich als Strukturmodell biologischer Membranen bewährt. Durch den Einbau reaktiver Diengruppen können die Lipidmoleküle polymerisiert werden. Mögliche Anwendungen als biokompatible Materialien oder als Mikro-Hüllen für die Wirkstoffüber-tragung machen polymerisierte Lipidstrukturen und insbesondere Membranen interessant. Darüber hinaus stellen die Diengruppen eine definierte Störung der Membran dar, die die Untersuchung grundlegender Fragen der Membranarchitektur erlaubt. In der Arbeit wird ein besonderer Schwerpunkt auf die Hydratation von Lipidsystemen gelegt. Das lyotrope Phasenverhalten und die molekulare Struktur im polaren und hydrophoben Bereich von Lipi-den mit Diengruppen am Ende und am Anfang der Fettsäureketten werden detailliert analysiert. Der Einfluß der molekulargeordneten Umgebung auf die chemische Stabilität der Diengruppen in den Li-pidaggregaten, ihrer Konfiguration und die Struktur des polymeren Produkts werden untersucht. Abstoßende, kurzweitreichende Wechselwirkungen zwischen polaren, hydratisierten Oberflächen sind für die Stabilität kolloidaler Systeme und für biologisch relevante Prozesse, wie die Fusion von Zell-membranen, von großer Bedeutung. Die Untersuchung dieser Hydratationskraft vor und nach der Po-lymerisation der Lipidmembranen, sowie in Systemen unterschiedlicher Struktur im Kopfgruppenbe-reich der Membranen, lieferte Informationen über spezifische Beiträge, die durch die Bewegung ein-zelner Moleküle oder die intermolekularen Wechselwirkungen im polaren Bereich der Membranen hervorgerufen werden. Zur Aufklärung der molekularen Struktur der Lipidsysteme wird in erster Linie ihr IR-Lineardichroismus analysiert. Obwohl die Theorie der Absorption polarisierter elektromagnetischer Strahlung seit langem ausgearbeitet ist, fehlte bislang ein allgemeiner Formalismus zur Behandlung lamellarer, biaxialer Strukturen. Diese Lücke wird in dieser Arbeit geschlossen. Im theoretischen Teil wird der Zusammenhang zwischen der Absorption polarisierten Lichtes und der molekularen Ordnung betrachtet. Die Meßgröße, der IR-Ordnungsparameter, wird in kompakter Form als Funktion moleku-larer Ordnungsparameter ausgedrückt. Besondere Aufmerksamkeit wird der Technik der abge-schwächten Totalreflexion (ATR) gewidmet. Der potentielle Informationsgehalt ausgewählter Schwingungsmoden langkettiger Moleküle wird anhand der bekannten Struktur von Stearinsäurekri-stallen und DPPC-Membranen überprüft. Eine Reihe von für die praktische Anwendung der ATR-Spektroskopie wichtigen Details, wie der Einfluß der Doppelbrechung und die effektive Eindringtiefe des IR-Lichtes in die Probe, wird anhand von Beispielen untersucht. Eine zentrale Stellung nimmt der Lineardichroismus der intensiven Banden der C–H-Streckschwingungen der Fettsäureketten und vor allem der IR-aktiven Moden der Diengruppen ein.