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肺表面活性剂在呼吸过程中起着至关重要的作用,其主要由磷脂,胆固醇(Chol)以及特殊表面活性蛋白组成。许多研究发现肺表面活性剂的缺乏或失活会导致各种疾病发生例如呼吸窘迫综合征。而天然表面活性剂效率低,成本高,对于疾病的治疗尚待商榷。纳米技术为生物医学等领域的发展提供了新的手段。特别是四氧化三铁纳米颗粒其具有超顺磁性,无细胞毒性,良好的生物相容性以及成本低等特点在靶向给药等技术奠定了基础。但由于肺表面活性剂的复杂性以及尚缺安全可靠的体内实验技术与方法。我们进行研究体外模拟纳米颗粒或药物与肺表面活性剂的相互作用是迫在眉睫的。因此,本文用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术与原子力显微镜(AFM)研究了四氧化三铁纳米颗粒与作为肺表面活性膜中主要生物膜细胞骨架的脂质(DPPC,DOPC,POPC和Chol)组成二元和三元脂质单层膜的相互作用。1.不同浓度的亲水性和疏水性四氧化三铁纳米颗粒对二元脂质混合DPPC/DOPC单层膜和三元脂质混合DPPC/DOPC/Chol单层膜的影响。利用表面压力-面积等温线(π-A)和吸附曲线(π-t)以及基于π-A等温线的压缩性分析和热力学稳定性研究以及AFM,研究了混合DPPC/DOPC和DPPC/DOPC/Chol单层膜与亲水性和疏水性四氧化三铁纳米颗粒的作用。结果表明,亲水性和疏水性四氧化三铁纳米颗粒均具有非表面活性剂的特性。在亚相中加入足够多的疏水性四氧化三铁纳米颗粒后,脂质单层膜的表面压力明显升高。亲水性和疏水性的四氧化三铁纳米颗粒能穿透脂质单层膜,疏水性纳米颗粒对混合脂单层膜的影响远大于亲水性纳米颗粒对其的影响。同时,疏水性四氧化三铁纳米颗粒在界面上分布良好。在吸附过程中,亲水性四氧化三铁纳米颗粒的稳定性低于疏水性四氧化三铁纳米颗粒。当胆固醇加入混合DPPC/DOPC脂质单层膜时,吸附曲线和π-A等温线都发生了显著变化。这是因为胆固醇的刚性分子结构会影响混合脂质单层膜的相分离。AFM图像观察到当亚相中加入大量的疏水性四氧化三铁纳米颗粒之后在界面上充满纳米颗粒并且形成多层结构。而亲水性四氧化三铁纳米颗粒仅仅占据了部分界面。2.亲水性和疏水性四氧化三铁纳米颗粒对纯POPC,DPPC和不同比例混合DPPC/POPC单层膜的影响。结果表明不同的含量混合DPPC/POPC对单层膜的结构有很大的影响。尤其是亚相中含有不同性质的四氧化三铁纳米颗粒。纯DPPC和XPOPC=0.25单层膜的π-A等温线具有LE-LC相共存区域,但继续增加POPC的比例时,发现LE-LC相共存区域在混合DPPC/POPC单层膜(XPOPC=0.5,0.75)的等温线中消失了。疏水性四氧化三铁纳米颗粒使混合DPPC/POPC单层膜的LE-LC相降低到3 mN/m的表面压力。当亲水性四氧化三铁纳米颗粒添加到亚相中时,混合DPPC/POPC单层膜的压缩性增加,疏水性四氧化三铁纳米颗粒正好相反。疏水性四氧化三铁纳米颗粒对混合DPPC/POPC单层膜的吸附能力的影响大于亲水性四氧化三铁纳米颗粒对混合DPPC/POPC单层吸附能力的影响。为了进一步说明混合脂质单层膜与四氧化三铁纳米颗粒的相互作用,我们用AFM研究了它们之间的表面形态。我们观察到疏水性四氧化三铁纳米颗粒与混合脂质分子的尾链之间的排斥作用导致脂质-纳米颗粒复合物进入亚相。亲水性四氧化三铁纳米颗粒与脂质头部的相互作用增强了脂质分子间的吸引相互作用。同时,四氧化三铁纳米颗粒在低表面压力下能提高混合DPPC/POPC单层膜的粗糙度,四氧化三铁纳米颗粒的疏水性的作用强于亲水性,但在高表面压力下效果不明显。本文研究发现四氧化三铁纳米颗粒的浓度影响了其在空气-水界面的分布以及不同属性对混合单层膜都有极大的影响。高浓度的四氧化三铁纳米颗粒在空气-水界面上显示出大量的纳米颗粒占据了界面空间;而疏水性四氧化三铁纳米颗粒在高浓度时更是充满整个界面但亲水性四氧化三铁纳米颗粒只是占据了部分界面。同时也发现亲水性四氧化三铁纳米颗粒与混合脂质分子的头部间的相互作用增强了脂质分子间的吸引相互作用;而疏水性四氧化三铁纳米颗粒与混合脂质分子的尾链间的排斥作用导致脂质-纳米颗粒复合物进入亚相。这些研究为靶向给药或药物治疗以及了解生物膜结构模型提供了一定实验基础与理论依据。