PENYERAPAN KOLOID KE DALAM MEMBRAN RESPONSIF

Adsorpsi biomakromolekul kedalam membran lipid merupakan hal peristiwa biologis yang penting. Beberapa contohnya adalah interaksi protein-membran dalam sel. Dalam bidang farmasi, kebanyakan produknya juga berupa koloid, misalnya krim, dan salep yang termasuk emulsi. Dalam industri cat, semen, dan industri karet untuk membuat ban semuanya melibatkan sistem koloid. Semua bentuk seperti spray untuk serangga, cat, hair spray, dan sebagainya adalah juga koloid. Dalam bidang pertanian, tanah juga dapat digolongkan sebagai koloid. Jadi sistem koloid sangat berguna bagi kehidupan manusia.

Hal ini telah mendorong sejumlah studi eksperimental, dan simulasi dengan menggunakan berbagai sistem model. Namun, membran lipid sebenarnya tidak statis, struktur homogennya datar, akan tetapi memberikan sejumlah besar mode dinamis. Sistem koloid merupakan suatu bentuk campuran (sistem dispersi) dua atau lebih zat yang bersifat homogen namun memiliki ukuran partikel terdispersi yang cukup besar (1 - 100 nm). Bersifat homogen berarti partikel terdispersi tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi atau gaya lain yang dikenakan kepadanya; sehingga tidak terjadi pengendapan, misalnya. Sifat homogen ini juga dimiliki oleh larutan, namun tidak dimiliki oleh campuran biasa (suspensi). Koloid mudah dijumpai di mana-mana: susu, agar-agar, tinta, sampo, serta awan merupakan contoh-contoh koloid yang dapat dijumpai sehari-hari. Sitoplasma dalam sel juga merupakan sistem koloid. Kimia koloid menjadi kajian tersendiri dalam kimia industri karena kepentingannya.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari 1), bagaimana membran cairan membawa sejumlah lipid bermuatan positif dan negatif yang berinteraksi dengan koloid, dan 2), bagaimana membran merespon interaksi ini.

Secara khusus, kami menggunakan model kasar untuk menyelidiki bagaimana interaksi dapat tergantung pada derajat kebebasan dari lipid. Semua sistem model adalah sistem penyederhanaan. Dalam penelitian awal ini, kami membatasi lemak sehingga panjang porosnya sejajar dengan permukaan normal, dan karenanya menekan deformasi. Penelantaran permukaan muatan polarisasi pada lipid dan permukaan macroion. Hanya mempertimbangkan permukaan netral bersih. Meskipun demikian, kami percaya bahwa penting untuk memahami model sistem sebelum memperkenalkan kompleksitas lebih lanjut.

A.    MODEL DAN METODE

1.      Model

Sebuah model sederhana telah diadopsi untuk menggambarkan adsorpsi koloid dari larutan kedalam membran yang terdiri dari lipid kationik dan anionik. Komponen-komponen penting dari model meliputi, di-pesawat mobilitas translasi dari lipid (demixing), 2), mobilitas translasi dari lipid (tonjolan), dan 3), penjelasan eksplisit dari semua variabel.

Kami menggunakan model membran, yang banyak fitur-fiturnya berasal dari penelitian sebelumnya. Secara singkat, model berisi satu membran. Membran terdiri dari lipid, masing-masing memiliki kelompok kepala dan ekor. Kelompok kepala diwakili oleh sebuah bola, dan ekor dengan lipida persegi panjang paralel. Ekor berorientasi sejajar dengan membran normal, dan Kelompok kepala berada dalam kontak dengan ekornya. Kelompok kepala memiliki translasi jarak jauh dan mobilitas lokal, yang terakhir melalui pertukaran posisi lipid malah dibebankan. Tonjolan lipid individu ke dalam larutan air menyebabkan paparan ekor hidrofobik terhadap air. Pelarut memasuki model hanya melalui permitivitas relatif.

2.      Rincian Simulasi

Simulasi Monte Carlo dilakukan dalam kanonik, menggunakan algoritma standar Metropolis. Interaksi elektrostatik jangka panjang dijalankan dengan menggunakan penjumlahan Ewald dengan ekstensi baru untuk geometri. Ekstensi ini termotivasi penggunaan kotak simulasi melebihi jarak yang tersedia dalam arah z. Lipid menjadi sasaran tiga jenis percobaan bergerak: 1), percobaan perpindahan transversal headgroup dengan hormat ke ekor stasioner nya, 2), pertukaran posisi dua lipid, dan 3), lipid percobaan perpindahan sejajar dengan membran yang normal.

Karena kita menggunakan kisi-kisi untuk menggambarkan membran, hasilnya menjadi lemah tergantung pada posisi koloid dalam bidang xy. Untuk mengurangi efek grid, semua sistem dihitung tiga kali, dimana x dan posisi y dari koloid yang bervariasi dalam salah satu kotak grid. Setiap simulasi termasuk sebuah equilibrium minimal 105 percobaan per partikel bergerak diikuti dengan menjalankan produksi minimal 105 sidang bergerak per partikel. Ketidakpastian statistik dievaluasi dengan membagi total simulasi ke dalam subbatch. Semua simulasi yang dilakukan menggunakan simulasi paket MOLSIM.

3.      Sifat yang diperiksa

Dalam penelitian ini, kami telah menentukan interaksi antara membran dan koloid, serta aspek struktural membran termasuk profil densitas dan polarisasi.

B.     HASIL DAN PEMBAHASAN

1.      Membran tunggal

Sebelum memeriksa sistem membran-koloid, karakterisasi singkat membran tunggal yang terdiri dari lipid memiliki 1), muatan atau 2), dibebankan. Kami mengingatkan pembaca bahwa membran kedua berisi jumlah kation dan anion yang sama dan memiliki muatan total nol.

2.      Membran lipid dengan biaya

Kami akan terus dengan memeriksa berbagai sifat dari sistem dengan koloid netral bersih terdiri dari lipid yang dikenakan. Sistem lipid dengan derajat kebebasan (mobilitas lipid) akan dipertimbangkan terlebih dahulu, diikuti dengan investigasi singkat efek menguraikan derajat kebebasan dari lipid.

C.    KESIMPULAN

Dalam studi sebelumnya, kami mengamati bahwa rincian membran sangat mempengaruhi adsorpsi polyion ke atasnya. Secara khusus, hal itu mungkin untuk menyerap polielektrolit ke sebuah membran. Dalam studi ini, kami mengembangkan model lebih lanjut untuk memasukkan penonjolan lipid tegak lurus dengan membran, serta terjemahan dalam lipid. Ditemukan bahwa penonjolan menyebabkan undulasi yang menyebarkan seluruh membran. Undulasi sedikit lebih besar ketika netral daripada ketika dimuati. Dispersi ditemukan berada teori gelombang kapiler dan juga mirip dengan nilai ditentukan secara eksperimental atau dengan simulasi sistem komputer serupa.

Ketika sebuah koloid bermuatan ditempatkan di sekitar membran, tolakan jarak pendek diamati. Fakta bahwa kelompok lipid dibiarkan merangkul koloid dan karenanya meningkatkan bidang kontak yang diinduksi peningkatan polarisasi, dibandingkan dengan sistem yang serupa tanpa tonjolan.