The influence of selected carotenoids on mesomorphic phase
behaviour of model membranes
Celem pracy było zbadanie wpływu wybranych karotenoidów na własności adhezyjne błon modelowych. Wybrano związki reprezentujące obie grupy karotenoidów: karoteny (p-karoten) i ksantofile (zeaksantyna i wiolaksantyna). Jako układ modelowy wykorzystano wielowarstwowe liposomy zbudowane z dipalmitylofosfatydylocholiny (DPPC). Przy pomocy różnicowej kalorymetrii skaningowej oraz mikroskopii sił atomowych scharakteryzowano fazowe, strukturalne i adhezyjne własności badanych układów. W przypadku wszystkich zbadanych układów, parametry obu zaobserwowanych termotropowych przejść fazowych były zbliżone do danych literaturowych. Obecność β-karotenu, zeaksantyny lub wiolaksantyny w błonie liposomów w stężeniu do 1 mol% nie wpływa znacząco na ich morfologię. Pokazano, że wszystkie badane karotenoidy podnoszą średnią wartość obserwowanych sił adhezji w porównaniu do układu zawierającego jedynie DPPC. Badania zależności między adhezją a siłą podchodzenia sondy AFM pozwoliły stwierdzić, że obecne w błonie klastry lipidów mogą mieć różne rozmiary. Skład liposomów, czas inkubacji oraz temperatura to czynniki modyfikujące te dynamiczne domeny.
The main objective of the thesis was to investigate the influence of selected carotenoids on the adhesive properties of model membranes. The compounds selected for the study represented both groups of carotenoids: carotenes (β - carotene) and xanthophylls (zeaxanthin and violaxanthin). Multilamellar liposomes of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) were used as the model system. The thermotropic, structural, and adhesive properties of the liposomes were investigated using differential scanning calorimetry and atomic force microscopy. The parameters of the thermotropic phase transitions observed were similar to those reported by other groups. The presence of P-carotene, zeaxanthin or violaxanthin embedded in liposomes at a concentration of up to 1 mol% does not significantly affect the morphology of the vesicles. It was found that all the carotenoids studied, when incorporated into liposomes, cause an increase in the average value of the adhesion force in comparison to the pure DPPC liposomes. Studies of the relationship between the adhesion force and the loading rate of the AFM probe allowed one to observe the variable sizes of lipid clusters which occur in the liposome membrane. The factors which modify the dynamic domains are the composition of the liposomes, the incubation time and the temperature at which the experiment is performed.
