Safra Tuzlarının Model Lipid Membranlar İle Etkileşimi

Abstract

Safra tuzları diyet ile birlikte alınan yağlar ve kolesterol ile misel yapı oluşturarak yağların sindiriminde ve bağırsaktan emiliminde önemli role sahip biyolojik yüzey aktif maddelerdir. Liposomlar, fosfolipidler gibi amfifilik özelliğe sahip moleküllerin sulu ortamda kendiliğinden küresel agregatlar oluşturmasıyla meydana gelen çift katmanlı kapalı yağ kesecikleridir. Surfaktan özelliğe sahip safra tuzlarının biyolojik membranlarla etkileşimi temel olarak membrana katılma ve membran solubilizasyonu olarak ikiye ayrılabilir. Safra tuzları, lipid membranların yapı taşı olan amfifilik özellikteki fosfolipidlerden farklı olarak misel oluşturabilirler. Kritik misel konsantrasyonu (CMC) altındaki değerlerde safra tuzları lipid membran katmanlarına katılabilirler, bu değerin üzerindeki konsantrasyonlarda ise membranların solubilizasyonuna neden olurlar. Moleküller arası etkileşimleri incelemek amacıyla spektroskopik ve kalorimetrik yöntemler olmak üzere biyofiziksel yöntemlerden yararlanılmaktadır. Bu çalışmada etkileşimleri incelemek amacıyla temel olarak izotermal titrasyon kalorimetri kullanılmıştır ve sonuçların doğrulanmasında diferansiyel taramalı kalorimetri, floresans spektroskopi ve dinamik ışık saçımı yöntemlerinden yararlanılmıştır. Bu çalışma, etkili taşıyıcı sistemler geliştirmek amacıyla safra tuzlarının lipid membranlar ile etkileşiminin anlaşılmasının önemli olduğunu göstermektedir. Liposomlar asıl yaşam kapsülleri olan hücre membranlarına benzerliklerinin sonucu olarak taşıyıcı yapılar olarak kullanılmaktadırlar. Ancak, gastrointestinal koşullar ve sistemde bulunan veya salgılanan maddeler liposomların stabilitesini etkiler. Safra tuzlarının varlığı gibi gastrointestinal koşulların taklit edildiği koşullara sahip sistemlerin geliştirilmesi farmasötikler ve nutrasötikler gibi biyoaktif moleküller ile biyolojik membranlar arasındaki etkileşimlerin anlaşılması için önemlidir.

Bile salts are biological surfactants that play an important role in fat digestion and absorption through intestinal wall by forming mixed micelles with lipids, fats and cholesterol. Liposomes are lipid vesicles which are spherical self-assembled aggregates, consisted of amphiphilic molecules such as phospholipids. Because liposomes have structural and compositional similarities with biological membranes, they can be used as model lipid membranes. The interactions of bile salts with model lipid membranes include partitioning of bile salts into membranes and solubilization of membranes by bile salts. Bile salts can form micelles differently from the constituents of lipid membranes. Bile salts can partition into lipid membranes below the critical micelle concentrations (CMC) and they can solubilize the lipid vesicles into mixed micelles above CMC. In this study, Isothermal titration calorimetry (ITC) was used to determine complete thermodynamic profile of interactions including, enthalpy change, Gibbs free energy, entropy change, and partition coefficients. Moreover, differential scanning calorimetry, dynamic light scattering and fluorescence spectroscopy were used to confirm the membrane solubilization results as well as characterizing of liposomes. This study indicates that the understanding of interactions between bile salts and lipid membranes are essential in order to develop the efficient colloidal delivery systems. It is also known that liposomes are used as carrier for active molecules, but the gastrointestinal conditions affect the stability of liposomes. Therefore, developing systems, mimicking the gastrointestinal conditions such in the presence of bile salts to elucidate interactions of active molecules such as pharmaceuticals or nutraceuticals and biological membranes is also important.