X-ray Reflectivity Studies on Phospholipid Layers on Solid Support
X-ray 반사를 이용한 인지질 이중층의 형성 및 구조 연구
- 주제(키워드) X-ray reflectivity , lipid bilayer
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 김현정
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044847
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문에서는 X-ray reflectivity를 이용하여 수용액 상태에서 실리콘 기판위에 자기조립 방법으로 형성되는 인지질 이중층의 형성과정에 대해서 연구하였다. 생체막을 구성하는 중요한 요소로 친수성을 갖는 부분과 소수성을 갖는 부분으로 나누어지는 인지질은 수용액 상태에서 이중층을 형성한다는 것이 잘 알려져 있으나 형성과정은 잘 알려져 있지 않다. 인지질에 관한 연구는 향후 독성 검출에 쓰이는 바이오센서와 바이오칩의 응용에 필수적이다. 친수성 기판 위에 인지질의 농도를 조절하여 자기조립 방법으로 이중층을 형성시키고 X-ray reflectivity를 측정하였다. X-ray reflectivity실험은 포항가속기 5A 빔라인에서 20 keV의 에너지를 사용하여 수행하였다. In-situ 실험을 통해서 측정된 인지질이 이중층을 형성하는 과정의 X-ray reflectivity실험 결과를 Parratt recursive formalism 으로 분석하였다. 고정된 농도에서 시간에 따라 측정한 결과로 부터 형성된 이중층은 일정 시간 이후에 포화됨을 확인하였으며, 기판과 인지질 이중층 사이에 물 층이 존재함을 확인하였다. 수용액 내에서 인지질의 농도에 따라 전자밀도, 층의 두께, 표면과 계면의 거칠기가 영향을 받으며, 농도가 진할수록 인지질 이중층에서 맨 위 층의 전자밀도가 높아짐을 알아내었다. 형성된 인지질 이중층에 막 단백질의 하나인 로돕신을 넣어 단백질이 인지질 층에 융합되는 과정을 in-situ로 측정하였으며, 막 단백질이 인지질 내부로 침투함을 확인하였다.
more초록/요약
We studied the formation and structure of lipid bilayers self-assembled on silicon at the solid-liquid interface by in-situ X-ray reflectivity. Lipid which is crucial components of membrane consists of hydrophilic and hydrophobic parts. The lipid is known for forming bilayers in liquid solution. X-ray reflectivity measurements were done with the energy of 20 keV at the 5A beamline in Pohang Light Source. We performed in-situ X-ray reflectivity on the 1, 2-Dioleoyl-sn-Glycero-3-Phospochloine (DOPC) bilayers self-assembled on a hydrophilic silicon substrate as a function of concentration with increasing incubation time and fit data with Parratt recursive formalism. The bilayer formation as a function of time was measured a fixed concentration. We found that it saturates after a certain time depending on the concentration and water layer between the lipids and the substrate. The electron densities, thicknesses, and roughnesses are affected by the concentration of lipids. The electron density of the top layer increases with increasing concentration. We also performed in-situ X-ray reflectivity on rhodopsin in lipid layers to measure the interaction between them and observed the rhodopsin goes into the lipid bilayers.
more목차
Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. 이론 = 3
1. X-ray reflectivity의 원리 = 3
2. The Semi-Kinematical Approximation = 14
Ⅲ. 실험 방법 = 17
Ⅳ. 실험결과 및 분석 = 25
Ⅴ. 결론 = 39
Ⅵ. 참고문헌 = 40
그림목록
2-1. X-ray영역에서의 Snell의 법칙 = 5
2-2. N개의 계면을 갖는 N+1층의 박막에서의 반사와 투과 = 8
2-3. 거칠기를 고려한 표면에서 각층의 굴절률 = 11
2-4. 인지질 이중층으로 형성된 박막에서 각 층의 이론적인 전자밀도와 특정한 값의 거칠기를 고려하여 계산한 전자밀도 = 15
3-1. 1, 2-Dioleoyl-sn-Glycero-3 -Phospochloine (DOPC)의 구조 = 17
3-2. (a) Lipid bilayer의 형성 과정을 in-situ X-ray reflectivity로 측정하기 위해 제작된 샘플 셀의 구조도 (b) 샘플 셀을 투과하여 시료에서 반사되는 X-ray 경로도 = 19
3-3. 실험에 사용된 셀의 전개도 = 21
3-4. 포항 가속기 연구소의 5A HFMS(High Flux Material Science) 빔라인의 구조도 = 23
3-5. 두께가 10㎜인 물 층에 대한 X-ray의 에너지에 따른 투과비율 = 24
4-1. 시간에 따른 인지질(농도 0.3 ㎎/㎖) 형성에 따른 X-ray reflectivity curve = 26
4-2. 시간에 따른 인지질(농도 0.2 ㎎/㎖) 형성에 따른 X-ray reflectivity curve와 Parratt formalism에 따라 fitting한 결과 = 27
4-3. 그림 4-2의 X-ray 반사 측정 결과를 4-Slap model로 fitting한 결과로 얻은 인지질 이중층의 2시간과 4시간 경과 후의 전자밀도 비교 = 28
4-4. HEPES buffer를 사용한 인지질 수용액의 농도 변화에 따른 X-ray reflectivity curve와 Parratt formalism에 따라 fitting 한 결과 = 31
4-5. 그림 4-4의 인지질 수용액의 농도에 따른 X-ray reflectivity측정 결과를 4-Slap model로 fitting한 결과로 얻은 두께, 거칠기를 포함한 전자밀도 = 32
4-6. Tris buffer를 사용한 인지질 수용액의 농도 변화에 따른 X-ray reflectivity curve = 34
4-7. 인지질 이중층이 형성된 상태에서 로돕신을 넣었을 때의 시간에 따른 X-ray reflectivity curve와 Parratt formalism에 따라 fitting 결과 = 36
4-8. 인지질 이중층이 형성된 후에 로돕신을 넣어준 뒤 X-ray 반사 측정 결과(그림 4-6)를 4-Slap model로 fitting한 전자 밀도 = 37
4-9. 인지질 이중층에 로돕신을 넣은 후 시간에 따른 로돕신의 인지질 이중층으로의 침투과정 모식도 = 38
