Effect of Local Anesthetics on the Bilayer Membranes of Dipalmitoylphosphatidylcholine: Interdigitation of Lipid Bilayer and Vesicle-Micelle Transition

The phase transitions of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) bilayer membrane were observed by means of differential scanning calorimetry (DSC) as a function of the concentration of local anesthetics, dibucaine (DC x HCl), tetracaine (TC x HCl), lidocaine (LC x HCl) and procaine hydrochlorides (PC x HCl). LC x HCl and PC x HCl depressed monotonously the temperatures of the main- and pre-transition of DPPC bilayer membrane. The enthalpy changes of both transitions decreased slightly with an increase in anesthetic concentration up to 160 mmol kg(-1). In contrast, the addition of TC x HCl or DC x HCl, having the ability to form a micelle by itself, induced the complex phase behavior of DPPC bilayer membrane including the vesicle-to-micelle transition. The depression of both temperatures of the main- and pre-transition, which is accompanied with a decrease in enthalpy, was observed by the addition of TC x HCl up to 21 mmol kg(-1) or DC x HCl up to 11 mmol kg(-1). The pretransition disappeared when these concentrations of anesthetic were added, and the interdigitated gel phase appeared above these concentrations. The appearance of the interdigitated gel phase, instead of the ripple gel phase, brings about the stabilization of the gel phase by 1.8-2.4 kcal mol(-1). In the concentration range of 70-120 mmol kg(-1) TC x HCl (or 40-60 mmol kg(-1) DC x HCl), the enthalpy of the main transition exhibited a drastic decrease, resulting in the virtual disappearance of the main transition. This process includes the decrease in vesicle size with increasing anesthetic concentration, resulting in the mixed micelle of DPPC and anesthetics. Therefore, in this range of anesthetic concentration, the DPPC vesicle solubilized an anesthetic which coexists with the DPPC-anesthetic mixed micelle. Above the concentration of 120 mmol kg(-1) TC x HCl (or 60 mmol kg(-1) DC x HCl), there exists the DPPC-anesthetic mixed micelle. Two types of new transitions concerned with the mixed micelle of DPPC and micelle-forming anesthetics were observed by DSC.

示差走査熱量法を用いてジパルミトイルホスファチジルコリン二分子膜の相転移を4種類の局所麻酔薬塩酸塩(ジブカイン，テトラカイン，リドカイン，プロカイン)濃度の関数として測定した．リドカインおよびプロカインは相転移温度およびエンタルピーを僅かに減少させただけだったが，ジブカインおよびテトラカインの場合には会合体転移を含む複雑な相挙動が見られた．ジブカインあるいはテトラカイン濃度の増加に伴い前転移は消失し，指組み構造ゲル相が出現した．さらなる濃度増加により麻酔薬可溶化ベシクル-混合ミセル共存領域へと移行後，主転移の消失と共に混合ミセルのみの領域に到達するのを観測した．


局所麻酔薬リドカインの表面吸着膜中における非解離-解離分配平衡

局所麻酔薬リドカインの表面吸着膜中における非解離-解離分配平衡

非解離型局所麻酔薬リドカインと解離型局所麻酔薬リドカインカチオンの表面吸着膜中での分配平衡をリドカイン-塩酸混合水溶液の表面張力とpHを測定することにより調べた．熱力学的解析から計算した両者の表面密度から，表面吸着膜中への非解離型リドカインの分配は，非吸着組成，優先的吸着組成および排除組成の3つの組成領域に分割されることがわかった．また，生理的pHでは非解離型が解離型よりも優先的に表面吸着膜に分配することを明らかにした．


局所麻酔薬によるリン脂質二分子膜の相転移温度降下 -pHの影響-

局所麻酔薬によるリン脂質二分子膜の相転移温度降下 -pHの影響-

pHを調節した環境下で局所麻酔薬リドカイン塩酸塩がリン脂質ジパルミトイルホスファチジルコリン二分子膜の相転移温度に与える影響について，光透過率測定により観測した．相転移温度降下に拡張した束一的性質の熱力学関係式を適用して，麻酔薬の膜/水相間の分配係数を見積もった．さらに分配係数のpH依存性から解離型および非解離型リドカインの分配係数に分割した．非解離型は解離型の約38倍の分配係数となり，非解離型麻酔薬の優先的分配を明確にした．


Effect of Local Anesthetics on the Phase Transition Temperatures of Ether- and Ester-Linked Phospholipid Bilayer Membranes

エステル結合型リン脂質ジパルミトイルホスファチジルコリンおよびエーテル結合型リン脂質ジヘキサデシルホスファチジルコリン二分子膜の相転移温度におよぼす5種類の局所麻酔薬塩酸塩(ジブカイン，テトラカイン，ブピバカイン，リドカイン，プロカイン)の影響を調べた．相転移温度降下に束一性の熱力学的関係式を適用して，これら麻酔薬に対する3種類の二相間分配係数を計算した．二分子膜液晶相の分配係数から求めた麻酔薬の標準移行自由エネルギー変化には各麻酔薬の麻酔ポテンシーと良い相関が見られた．


滴容法の原理に基づく自動界面張力測定装置の開発

滴容法の原理に基づく自動界面張力測定装置の開発

2相液体間の界面張力値を迅速に且つ精度よく求める目的で，滴容法の原理に基づくコンピューター制御の自動界面張力測定装置を開発した．この装置を使用して純粋な水および油間の界面張力を測定し，一定の平衡界面張力値を得た．さらに水相に界面活性剤を溶解した水溶液と油との界面張力，油相に界面活性剤を溶解した油溶液と水との界面張力を測定した．いずれの場合の水/油界面においても界面張力の吸着平衡値が再現性良く得られた．本装置は界面現象の関与する研究に非常に役立つことを示した．


Effect of Unsaturated Acyl Chains on the Thermotropic and Barotropic Phase Transitions of Phospholipid Bilayer Membranes

リン脂質二分子膜の相挙動におよぼす不飽和アシル鎖の効果を高圧光透過法と示差走査熱量法を用いて調べた．飽和アシル鎖への不飽和結合の導入は主転移温度を降下させ，転移体積変化の値を減少させることがわかった．さらに不飽和結合のシス型とトランス型，シス型不飽和結合を導入するアシル鎖の位置(sn-1位あるいはsn-2位)およびsn-2位のアシル鎖中の不飽和結合数の相違は二分子膜の相挙動に大きな影響を与えることを示した．


非解離型及び解離型局所麻酔薬の表面活性の相違

非解離型及び解離型局所麻酔薬の表面活性の相違

非解離型局所麻酔薬の表面活性を調べるために，4種類のアミド型局所麻酔薬(ジブカイン，ブピバカイン，リドカイン，メピバカイン)水溶液の表面張力測定を行った．非解離型麻酔薬の表面密度の値は麻酔薬分子の有する疎水性に比例し，且つそれらの表面活性は対応する解離型のものより非常に大きいことがわかった．また，非解離型麻酔薬の表面活性と麻酔ポテンシーとの間には良い相関関係が存在した．


局所麻酔薬によるDMPE二分子膜の主転移および副転移の相転移温度降下

局所麻酔薬によるDMPE二分子膜の主転移および副転移の相転移温度降下

2種類の局所麻酔薬塩酸塩(テトラカインとプロカイン)がジミリストイルホスファチジルエタノールアミン二分子膜の相転移に与える効果を光透過法で測定した．麻酔薬添加により主転移および副転移温度共に直線的に降下した．また副転移よりも主転移温度が大きな降下を示した．相転移温度降下を熱力学的に解析し，二分子膜の各相間の分配係数差を求めた．麻酔薬の分配は結晶相<ゲル相<液晶相の順序で大きくなった．


Specific and non-specific binding of long-chain fatty acids to firefly luciferase: cut off at octanoate

Firefly luciferase emits a burst of light when the substrates luciferin and ATP are mixed in the presence of oxygen. We (I. Ueda, A. Suzuki, Biophys. J. 75 (1998) 1052-1057) reported that long-chain fatty acids are specific inhibitors of firefly luciferase in competition with luciferin in microM ranges. They increased the thermal transition temperature. In contrast, 1-alkanols of the same carbon chain length inhibited the enzyme non-competitively in mM ranges and decreased the transition temperature. The present study showed that the action of fatty acids switched from specific to non-specific when the carbon chain length was reduced below C8 (octanoate). The fatty acids longer than C10 inhibited the enzyme in microM ranges whereas those shorter than C8 required mM ranges to inhibit it. The longer fatty acids increased whereas shorter fatty acids decreased the transition temperature. The Hill coefficients of longer chain bindings were less than one whereas those of shorter chain were more than one. The shorter fatty acids interacted with the enzyme cooperatively at multiple sites. Binding of the longer fatty acids is limited. Fatty acids longer than C10 are high-affinity specific binders and followed Koshland's induced-fit model. Those shorter than C8 are low-affinity non-specific denaturants and followed Eyring's rate process model. These results contradict the general consensus that the size of the receptor cavity discriminates specific binders.

炭素数が8以下の短鎖脂肪酸がホタル発光酵素ルシフェラーゼの発光強度と転移温度におよぼす影響を調べた．Hill係数は炭素数8以上の脂肪酸では1以下となり，6以下の脂肪酸では1以上となった．転移温度は，炭素数8以上の脂肪酸は転移温度を上昇させ，6以下の脂肪酸は逆に下降させた．これらの結果をもとにして，脂肪酸の効果は炭素数8の脂肪酸を境界に特異的な相互作用から非特異的な相互作用に変化することを明らかにした．

Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects


Does Pressure Antagonize Anesthesia? Opposite Effects on Specific and Nonspecific Inhibitors of Firefly Luciferase

2種類の阻害剤(吸入麻酔薬ハロセンと長鎖脂肪酸ミリスチン酸)存在下でホタル発光酵素ルシフェラーゼの発光強度におよぼす圧力の効果を調べた．ハロセン存在下では加圧はコントロール系と比べて発光強度を増大させ，ミリスチン酸存在下では加圧は逆に発光強度を減少させた．ミリスチン酸はルシフェラーゼの体積を減少させ熱的に安定化させるが，ハロセンはルシフェラーゼの体積を増加させ熱的に不安定化させることを明確にした．


Does Pressure Antagonize Anesthesia? High-Pressure Stopped-Flow Study of Firefly Luciferase and Anatomy of Initial Flash

高圧ストップドフロー装置で，ホタル発光酵素ルシフェラーゼの初期発光強度と定常状態発光強度への圧力効果を検討した．初期発光強度には麻酔薬非存在下あるいは存在下で加圧よる変化は見られなかった．他方，定常状態発光強度は麻酔薬存在下で加圧により増加した．遷移状態の高速反応動力学により，初期発光強度は活性酵素の全量を表しており，反応速度とは関係なく，圧力は反応速度を変化させて定常状態発光強度に影響することがわかった．


Difference in Surface Activities between Charged and Uncharged Local Anesthetics: Correlation with Their Anesthetic Potencies

6種類の非解離型局所麻酔薬の表面活性を麻酔薬水溶液の表面張力測定から調べた．麻酔薬の表面活性は疎水性の大きさの順に大きくなった．この結果を対応する解離型麻酔薬のものと比較し，非解離型麻酔薬は解離型麻酔薬よりも非常に大きな表面活性を有することがわかった．局所麻酔ポテンシーと表面活性間には，解離型麻酔薬よりも非解離型麻酔薬の方がより良い相関関係が見られた．


Membrane-Buffer Partition Coefficients of a Local Anesthetic Tetracaine Monitored by an Anesthetic Sensor

ジミリストイルホスファチジルコリン二分子膜への局所麻酔薬テトラカインの結合をテトラカインカチオン選択性電極を用いて測定した．テトラカインの二分子膜/緩衝液分配係数をpHの関数としてラメラゲル相，リップルゲル相および液晶相に対して決定した．上記分配係数のpH依存性からテトラカインの解離型および非解離型分子種に対する分配係数を計算した．3つの膜状態は解離型より非解離型テトラカインに大きな感受性を示した．


Barotropic phase transitions and pressure-induced interdigitation on bilayer membranes of phospholipids with varying acyl chain-lengths

The bilayer phase diagrams of a series of 1, 2-diacylphosphatidylcholines containing linear saturated acyl chain (C=13, 14, 15, 16, 17 and 18) were constructed by two kinds of high-pressure optical methods. One is the observation of isothermal barotropic phase transition and the other is the isobaric thermotropic phase transition. The temperature of the main transition from the ripple gel (Pbeta') phase to the liquid crystal (Lalpha) phase for each lipid was elevated by pressure. The slope of the temperature-pressure diagram, dT/dP, was in the range of 0.21-0. 23 K MPa-1 depending on the acyl chain length. The temperature of the pretransition from the lamellar gel (Lbeta') phase to the Pbeta' phase for each lipid was also elevated by pressure. The slope of phase boundary, dT/dP, for the pretransition was in the range of 0. 12-0.14 K MPa-1. Both temperatures of the main and pretransition under ambient pressure increased with an increase in acyl chain length. The chain length dependences of the pretransition and main transition temperatures describe smooth curves with no evidence of odd/even discontinuities. Pressure-induced interdigitated gel (LbetaI) phase was observed beyond 300 MPa for 14:0-PC, 175 MPa for 15:0-PC, 100 MPa for 16:0-PC, 80 MPa for 17:0-PC and 70 MPa for 18:0-PC, respectively. The minimum pressure for the interdigitation of lipid bilayer membranes decreased with an increase in acyl chain length in a manner of non-linear relation. The slopes of phase boundary between Lbeta' and LbetaI phases transformed from the negative slope to the positive slope as the pressure increases.

2種類の光透過法を用いて，炭素数13から18までの直鎖の飽和リン脂質ジアシルホスファチジルコリン二分子膜の温度-圧力相図を構築した．常圧下の主転移および前転移温度には偶奇効果は見られず，アシル鎖長の増加に伴い増加した．指組構造ゲル相出現の最小圧力はアシル鎖長の増加と共に非直線的に減少した．また，ラメラゲル相と指組構造のゲル相境界の傾きは圧力の増加と共に負から正へ変化した．

Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes


Barotropic phase transitions of dioleoylphosphatidylcholine and stearoyl-oleoylphosphatidylcholine bilayer membranes

In order to understand the effect of cis unsaturation on the thermotropic and barotropic phase behavior of phospholipid bilayer membranes, the phase transitions of 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC), 1-stearoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (SOPC), 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) bilayer membranes were observed by high-pressure optical method. With respect to DOPC bilayer membrane, the so-called main transition between the liquid crystalline (Lalpha) and the lamellar gel (Lbeta) phases was observed in water at above 0 degrees C under high pressure, in addition to the transition between the Lalpha and the lamellar crystalline (L(C)) phases in 50% aqueous ethylene glycol. The pressure of main transition increased linearly with an increase in temperature. Extrapolation of temperature (T)-pressure (P) phase boundary to ambient pressure suggests the temperature of the main transition to be -40.3 degrees C, which has never been found by the DSC method. On the other hand, the temperature of L(C)/Lalpha phase transition in 50% aqueous ethylene glycol was found to be -12.0 degrees C at ambient pressure. The main transition temperatures for DSPC, SOPC and DOPC are 55.6, 6.7 and -40.3 degrees C, respectively, at ambient pressure. The substitution of cis unsaturated chain for saturated chains of DSPC brings about the depression of the main transition temperature by about 48 (+/-1) degrees C for each chain. The volume changes (deltaV) associated with the transitions were calculated from the transition enthalpy (deltaH) and the slope of T-P diagram (dT/dP) by means of the Clapeyron-Clausius equation. The value of deltaV for the main transition of SOPC bilayer membranes was reduced to half the volume change for DSPC bilayers, which means the introduction of the cis double bond in the acyl chain of lipids brings about the reduction of deltaV because of the disordered packing of unsaturated chains in the gel phase of lipid bilayer membranes.

脂質二分子膜の相挙動におよぼすシス位の不飽和結合の影響を調べるために，ジオレオイルホスファチジルコリンとステアロイル-オレオイルホスファチジルコリン二分子膜の相転移を高圧光透過法で観測した．飽和アシル鎖へのシス不飽和結合の導入により大幅な相転移温度降下が見られた．飽和アシル鎖リン脂質と相転移体積を比較して，シス不飽和結合の導入はゲル相内の秩序低下を引き起こし，転移体積値の減少をもたらす．


Volume Properties of Decylammonium Chloride and Micelle-Forming Local Anesthetic Mixtures in the Micelle

陽イオン性界面活性剤(塩化デシルアンモニウム)とミセル形成能を有する局所麻酔薬塩酸塩(ジブカインとテトラカイン)混合系の水溶液の密度を測定し，両者の水中での体積挙動を考察した．両系共に活性剤と麻酔薬分子は単分散およびミセル状態で体積的に理想混合した．またミセル形成の相図の結果から，両分子間に作用する非理想的な分子間相互作用はミセル体積に影響する程には強くないと結論した．


Surface Tension Study on the Molecular-Aggregate Formation of Local Anesthetic Dibucaine Hydrochloride

局所麻酔薬ジブカイン塩酸塩の分子集合体形成を表面張力測定により調べた．熱力学的解析から計算した表面吸着とミセル形成の熱力学量をジブカインと同程度の疎水性を有する直鎖の陽イオン性界面活性剤のものと比較した．表面吸着の熱力学量はかさ高い極性基を持つ活性剤の挙動と類似していたが，ミセル形成の熱力学量は活性剤のものとはかなり異なっていた．


Partitioning of Charged Local Anesthetics into Model Membranes Formed by Cationic Surfactant: Effect of Hydrophobicity of Local Anesthetic Molecules

界面活性剤(塩化デシルアンモニウム)が形成する分子集合体(表面吸着膜およびミセル)中への疎水性の異なる5種類の局所麻酔薬塩酸塩(ジブカイン，テトラカイン，ブピバカイン，リドカイン，プロカイン)の分配を表面張力測定から調べた．疎水性の大きな麻酔薬はこれら集合体中へ分配したが，疎水性の小さな麻酔薬は全く，あるいはほとんど分配しなかった．さらに分配は分子集合体の幾何学的形状に大きく影響を受けることが明確になった．


Barotropic Phase Transitions and Pressure-induced Interdigitation on Bilayer Membrane of Dimyristoylphosphatidylcholine

ジミリストイルホスファチジルコリン多重層ベシクルの定圧昇温相転移と定温加圧相転移を研究した．主転移および前転移温度共に加圧によって上昇した．圧力によって誘起された指組構造のゲル相を300 MPa以上の高圧力領域において観測した．


ジパルミトイルホスファチジルコリン二分子膜と局所麻酔薬の相互作用 --- 示差走査熱量法による研究

示差走査熱量法によりジパルミトイルホスファチジルコリンの相挙動に与える3種類の局所麻酔薬塩酸塩(テトラカイン，リドカイン，プロカイン)の影響について検討した．全ての麻酔薬において添加麻酔薬濃度の増加に伴い主転移および前転移温度は降下した．各麻酔薬による相転移温度降下は麻酔ポテンシーと良い相関関係を示した．さらにテトラカイン高濃度存在下では指組構造のゲル相が誘起された．


原生生物の一種であるゾウリムシ(Paramecium multimicro-nucleatum)に対して麻酔薬を作用させ，それにより起こる行動変化を解析した．全身麻酔薬のアルコール類においてはメタノールから1-ブタノールまでは泳動停止反応が，1-ペンタノールから1-オクタノールまでは繊毛打逆転反応が各々同時に起こった．局所麻酔薬においては繊毛打逆転反応と泳動停止反応の2種類の反応が同時に起こった．


Exclusion of the Local Anesthetic Procaine Hydrochloride from a Surface-Adsorbed Film and Micelle of Decylammonium Chloride

陽イオン性界面活性剤(塩化デシルアンモニウム)が形成する表面吸着膜およびミセル中への局所麻酔薬プロカイン塩酸塩の取り込みを両者の混合水溶液の表面張力測定から調べた．熱力学的解析から求めた表面吸着とミセル形成の相図から，プロカイン塩酸塩は活性剤分子集合体の提供する疎水性環境中には全く移行せず，逆にこれら環境から排除された状態にあることが明らかとなった．


Partitioning of Local Anesthetic Dibucaine into Bilayer Membranes of Dimyristoylphosphatidylcholine

ジミリストイルホスファチジルコリン二分子膜への局所麻酔薬ジブカインの結合をジブカインカチオンセンサーを用いて測定し，ジブカインの二分子膜/緩衝液分配係数を麻酔薬濃度，温度およびpHの関数として決定した．膜の麻酔薬感受性は二分子膜の状態に依存して著しく変化した．分配係数のpH依存性から計算した麻酔薬の解離型および非解離型分子種に対する分配係数は，いづれの膜状態でも非解離型の方が解離型よりも大きくなった．


Thermotropic and Barotropic Phase Transition on Bilayer Membranes of Phospholipids with Varying Acyl Chain-Lengths

2種類の光透過法を用いて，炭素数12から18までの直鎖の飽和リン脂質ジアシルホスファチジルコリン二分子膜の主転移温度を圧力の関数として測定した．主転移温度はいずれのリン脂質に対しても加圧により直線的に増加した．主転移エンタルピーと体積変化はアシル鎖長の増加と共に非直線的に増加した．熱力学量の非直線性なアシル鎖長依存性は，おそらく脂肪アシル鎖の末端基の効果に起因している．


リン脂質二分子膜のInterdigitationにおよぼす局所麻酔薬テトラカインと圧力の影響

高圧光透過法により，テトラカイン塩酸塩存在下でジパルミトイルホスファチジルコリンおよびジヘキサデシルホスファチジルコリン多重層ベシクルの相転移温度-圧力相図を作成した．両リン脂質の主転移温度はテトラカイン添加で降下し，加圧により上昇し，麻酔作用の圧力拮抗現象が認められた．指組構造のゲル相の出現に関しては，両リン脂質共にテトラカイン添加と加圧では拮抗せず，指組構造のゲル相を安定化する相乗的な効果を示した．


混合ミセル中における界面活性剤と局所麻酔薬(テトラカイン塩酸塩とプロカイン塩酸塩)の体積挙動

界面活性剤(塩化デシルアンモニウム)が形成するミセル中に取り込まれた疎水性の異なる2種類の局所麻酔薬(テトラカイン塩酸塩とプロカイン塩酸塩)の体積挙動を密度測定から調べた．活性剤とテトラカイン分子は体積的な見地から単分散およびミセル状態においてほぼ理想混合した．他方，活性剤とプロカイン分子は単分散状態では体積的に理想混合しているが，ミセル状態では活性剤ミセル中にプロカイン分子は全く取り込まれなかった．


Extremely Strong Interaction of Sodium Decyl Sulfate and Decyltrimethylammonium Bromide in Molecular Aggregates

陰イオン性界面活性剤(デシル硫酸ナトリウム)と陽イオン性界面活性剤(臭化デシルトリメチルアンモニウム)混合系の水溶液中および分子集合体中での熱力学的挙動を電気伝導度並びに表面張力測定から調べた．電気伝導度測定の結果は，臨界ミセル濃度以下の濃度において両者は完全解離の強電解質として振る舞うことを示した．これに対して，集合体中では溶液組成に関わらず，集合体組成が両者の等モル混合物になる極端な非理想的な挙動が観測された．

Journal of Colloid and Interface Science


Incorporation of Micelle-Forming Local Anesthetics into Surface Adsorbed Films and Micelles of Decylammonium Chloride

界面活性剤(塩化デシルアンモニウム)が形成する表面吸着膜とミセル中へのミセル形成能を有する2種類の局所麻酔薬(ジブカイン塩酸塩とテトラカイン塩酸塩)の取り込みを表面張力測定から調べた．両麻酔薬共に吸着膜およびミセルにかなり取り込まれたが，ジブカインの方がテトラカインよりも大きな取り込みが見られた．また，吸着膜とミセルの取り込みを相違を検討した結果，局所麻酔薬のかさ高い極性基は表面吸着よりもミセル形成に有利であることがわかった．


Effects of Pressure and Local Anesthetic Tetracaine on Dipalmitoylphosphatidylcholine Bilayers

The temperature-pressure phase diagram of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) multilamellar vesicles was constructed in the presence of a local anesthetic tetracaine hydrochloride (TC-HCl). The phase-transition temperatures under various pressures were determined by the method of high-pressure light transmission. The temperature of the main transition from the ripple gel (P'(beta)) to the liquid crystal (L(alpha)) phase was depressed by the addition of TC-HCl and elevated by application of pressure up to 150 MPa. The temperature of the pretransition from the lamellar gel (L'(beta)) to the P'(beta) phase was also depressed by the addition of TC-HCl below ca. 10.0 mmol kg(-1) and elevated by the pressure below ca. 50 MPa. Therefore, pressure-anesthetic antagonism for both phase-transitions was confirmed. The pressure-induced interdigitated gel (L(beta)I) phase has been observed under high pressure above 100 MPa in the absence of TC-HCl. The L(beta)I phase is known to be induced also by a variety of small amphiphilic molecules such as ethanol, benzyl alcohol and TC-HCl. In the presence of TC-HCl ranging in concentration up to 20.0 mmol kg(-1), the L(beta)I phase instead of the P'(beta) phase appeared at higher pressure. Present results revealed that pressure facilitates, rather than antagonizes, the effect of TC-HCl on the occurrence of interdigitated gel phase. Furthermore, two regions of two phase coexistence were observed under high pressure in the presence of TC-HCl. One is probably a region of coexisting L(beta)I and L(alpha) phase, which was found between L(beta)I and L(alpha) phases under various pressures. The other is probably a region of coexisting L'(beta) and L(beta)I phase, which was observed in the presence of TC-HCl up to 10.0 mmol kg(-1) at the pressure above 40 MPa and at the temperature below ca. 35 degrees C.

局所麻酔薬テトラカイン塩酸塩存在下において，ジパルミトイルホスファチジルコリン多重層ベシクルの温度-圧力相図を高圧光透過法によって構築した．主転移および前転移温度共にテトラカイン添加により降下し，加圧で上昇することから麻酔の圧拮抗現象を確認した．他方，テトラカインと加圧は，互いに指組構造のゲル相の出現を促進させた．さらにテトラカイン存在の高圧下において2つの2相共存領域を観測した．

Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes


Effects of Pressure and Local Anesthetic Tetracaine on Dihexadecylphosphatidylcholine Bilayer Membrane

局所麻酔薬テトラカイン塩酸塩存在下において，エーテル結合型リン脂質ジヘキサデシルホスファチジルコリン多重層ベシクルの温度-圧力相図を高圧光透過法によって構築した．リップル相の領域はテトラカインと圧力の効果によって狭められ，指組構造のゲル相は両者の効果によって拡張した．麻酔作用の圧拮抗は主転移に対してのみ観測され，前転移に関しては両者の相乗的効果が観測された．


解離型および非解離型局所麻酔薬ジブカインの脂質二重膜/緩衝液 分配係数

解離型および非解離型局所麻酔薬ジブカインの脂質二重膜/緩衝液 分配係数

局所麻酔薬ジブカインカチオンに選択的に応答するイオン選択性電極を用いてジブカインのジミリストイルホスファチジルコリン二分子膜/緩衝液分配係数を麻酔薬濃度，温度，pHの関数として決定した．二分子膜の状態に依存して膜の麻酔薬感受性は著しく変化した．分配係数のpH依存性のデータから見積もった麻酔薬の解離型および非解離型分子種に対する分配係数は，非解離型の方が解離型よりも大きな値を示した．


界面活性剤の表面吸着膜及びミセル中への局所麻酔薬テトラカイン塩酸塩とプロカイン塩酸塩の取り込み

界面活性剤(塩化デシルアンモニウム)が形成する表面吸着膜およびミセル中への局所麻酔薬テトラカイン塩酸塩とプロカイン塩酸塩の取り込みをこれら混合水溶液の表面張力測定から調べた．これら環境中への麻酔薬の取り込みは麻酔薬分子の疎水性に大きく依存し，テトラカイン分子は活性剤が形成した吸着膜やミセル中にかなり取り込まれるが，一方，プロカイン分子は全く取り込まれず，これら疎水性環境中から逆に排除されていることが明らかとなった．


Thermotropic and Barotropic Phase Behavior of Dihexadecylphosphatidylcholine Bilayer Membrane

エーテル結合型リン脂質ジヘキサデシルホスファチジルコリン多重層ベシクルの温度-圧力相図を高圧光透過法により構築した．前転移(指組構造のゲル相からリップルゲル相)温度と主転移(リップルゲル相から液晶相)温度の圧力依存性から，これら相転移に伴う体積変化を算出した．また，得られた結果をエステル結合型リン脂質のものと比較し，エーテル結合型とエステル結合型リン脂質間の相図の相違について議論した．


Differential Scanning Calorimetric Study on the Krafft Phenomenon of Local Anesthetics

6種類の局所麻酔薬のクラフト現象を示差走査熱量法により調べた．得られた結果から各麻酔薬に対してクラフト温度，臨界ミセル濃度およびコアゲル相-ミセル溶液転移に伴うエンタルピー変化を決定した．これらの値をクラフト点を有する直鎖の陽イオン性界面活性剤のものと比較し，局所麻酔薬が有する疎水性の程度を明確にした．さらにテトラカイン塩酸塩とブピバカイン塩酸塩の溶解挙動の相違についてエンタルピー観点から議論した．


Volume Study on the Micelle Formation of Local Anesthetic Dibucaine Hydrochloride and Dodecyltrimethylammonium Chloride Mixtures

局所麻酔薬(ジブカイン塩酸塩)と界面活性剤(塩化ドデシルトリメチルアンモニウム)の混合水溶液の密度測定を行い，混合ミセル中での両者の体積挙動を検討した．ミセル形成の相図からミセル中での両分子の混和性は僅かに非理想的であるが，ミセル形成の体積が両純粋系間を直線的に変化することから，体積的見地からは両者はミセル中で理想混合することが明確となった．

Bulletin of the Chemical Society of Japan


Effect of Counterion on the Surface Adsorption and Volume Behavior of Micelle-Forming Local Anesthetics

ミセル形成能を有する局所麻酔薬ジブカインとテトラカインの表面吸着と水中での体積挙動におよぼす対イオン効果を表面張力測定と密度測定から調べた．対イオンの種類にかかわらず，これらの局所麻酔薬は表面吸着膜の相転移を引き起こし，塩酸塩<臭化水素酸塩<ヨウ化水素酸塩の順序で吸着膜は凝縮した．ミセル形成の体積は対イオンの種類にあまり依存せず，表面吸着とは対照的な結果となった．


麻酔薬センサー法による脂質二分子膜への局所麻酔薬の結合

麻酔薬センサー法による脂質二分子膜への局所麻酔薬の結合

リン脂質ジミルストイルホスファチジルコリン二分子膜への局所麻酔薬ジブカイン塩酸塩の結合を麻酔薬センサー法により解析した．ジブカイン塩酸塩は二分子膜の3つの状態(ラメラゲル相，リップルゲル相，液晶相)に対して，それぞれ異なった結合を示した．結合量の順序はラメラゲル相<リップルゲル相<液晶相となり，二分子膜の状態変化に対応して変化することがわかった．


Effect of Pressure on the Colloidal Solution Behavior of Aqueous Local Anesthetic Tetracaine Solutions

局所麻酔薬テトラカイン塩酸塩とその臭化水素酸塩の水溶液中における溶解挙動に対する圧力効果を光透過率法により調べた．測定結果の温度-圧力図にClapeyron-Clausiusの式を適用して，これらの麻酔薬の水和結晶(コアゲル相)からミセル溶液への相転移に伴う体積変化を決定した．水中での会合体形成の体積変化から，これら麻酔薬は体積的な観点から直鎖の陽イオン性界面活性剤の挙動に類似していることを結論づけた．

Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects


Automatic Surface Tension Measurements of Aqueous Surfactant Solutions by the Drop Volume Method

界面活性剤水溶液の表面張力値を高精度で，迅速に且つ自動的に求める目的で滴容法の原理に基づいた新しい表面張力測定装置を開発した．本装置を用いて，大気圧下，25度で種々の界面活性剤水溶液の表面張力測定を行った．測定した濃度範囲において平衡表面張力値が再現性良く，本装置で得られた．


Surface Adsorption and Micelle Formation of Sodium Chloride-Dodecylammonium Chloride Mixtures

これまでイオン性界面活性剤に対する無機塩の効果は単に添加塩効果として見なされてきたが，本論文では無機塩(塩化ナトリウム)を界面活性剤(塩化デシルアンモニウム)と同等な成分として取り扱い，両者の吸着膜およびミセル中での挙動について調べた．表面吸着膜とミセルは塩化デシルアンモニウムだけから形成され，塩化ナトリウムはこれら会合体中から排除されていることを結論づけた．


Thermodynamics of Anesthetic Effect on the Phase Transitions of Lipid Membranes

吸入麻酔薬が脂質二分子膜ベシクルの相転移温度およぼす効果を解析する熱力学関係式を導出した．これらの関係式を吸入麻酔薬によるジパルミトイルホスファチジルコリン二分子膜ベシクルの相転移温度降下に適用し，ラメラゲル相，リップルゲル相，液晶相間の分配係数差および近似的な液晶相への分配係数を計算した．麻酔薬の水相から液晶相への移行に関する標準Gibbs自由エネルギー変化は，それら麻酔薬の最小肺胞濃度と良い相関を示した．


Surface Adsorption and Volume Behavior of Local Anesthetics

6種類の局所麻酔薬塩酸塩水溶液の表面張力と密度を測定し，これら麻酔薬の表面吸着と水中での体積挙動について検討した．大きな疎水性を有する麻酔薬は水溶液中でミセルを形成し，希薄な濃度領域でそれらの表面吸着膜が相転移を起こすのを観測した．また麻酔薬の表面活性と麻酔ポテンシー間には良い相関が存在することを示した．さらに，麻酔薬のミセル形成に関する体積パラメーターを決定した．


局所麻酔薬ジブカインの水溶液中における自己会合

局所麻酔薬ジブカインの水溶液中における自己会合

局所麻酔薬ジブカイン塩酸塩の水溶液中におけるジブカインカチオンと塩化物イオンの両方の活量を両イオンの選択性電極を用いて測定した．臨界ミセル濃度以前の濃度において観測されたネルンスト応答直線からのずれを解析し，ジブカイン塩酸塩は水溶液中で対イオン2個を帯同した三量体を形成することを示した．


Adsorption Behavior of Lanthanum Chloride and Propylammonium Chloride Mixture at Water/Air Interface

3価の無機塩の塩化ランタンと塩化プロピルアンモニウム混合系の表面吸着挙動を表面張力測定から調べた．測定した全組成範囲で塩化ランタンは表面領域から排除され負の吸着を示し，塩化プロピルアンモニウムは逆に正の吸着を示した．これら正負の表面密度の絶対値は組成0.160でほぼ等しくなり，全表面密度はこの組成で見掛け上0となった．

Journal of Colloid and Interface Science


Adsorption Behavior of Propylammonium Chloride and Hexylammonium Chloride Mixture at Water/Air Interface

比較的に表面活性が小さな2種類のアルキルアミン塩酸塩(塩化プロピルアンモニウムと塩化ヘキシルアンモニウム)の混合表面吸着挙動を表面張力測定から調べた．純粋な塩化ヘキシルアンモニウム寄りの組成範囲において，表面活性が大きな塩化ヘキシルアンモニウムが優先的に表面に吸着し，表面活性の小さな塩化プロピルアンモニウムは逆に表面領域から排除され，負の吸着をするのが見られた．


Colloidal Properties of Aqueous Local Anesthetic Tetracaine Solutions

局所麻酔薬テトラカイン塩酸塩水溶液のコロイド的特性をテトラカインカチオンに選択的に応答する被覆線型の選択性電極を用いて調べた．臨界ミセル濃度に対する添加塩および温度効果から，テトラカインミセルの対イオン結合度，ミセル形成のエンタルピー変化を計算した．さらに示差走査熱量測定から，テトラカイン塩酸塩のクラフト現象を観測し，コアゲル-ミセル溶液の転移エンタルピー変化を計算した．

Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects


Study on the Miscibility of Lithium Tetradecyl Sulfate and Lithium Perfluorooctane Sulfonate in the Adsorbed Film and Micelle

炭化水素系界面活性剤(テトラデシル硫酸リチウム)とフッ素系界面活性剤(ペルフルオロオクタンスルホン酸リチウム)混合水溶液の表面張力を測定した．表面吸着膜組成中では溶液組成に比べてより多く存在する成分が低濃度領域と高濃度領域で逆転するのを見出し，ミセル中では部分的に非混和な組成領域が存在し，2種類のミセルの存在を確認した．さらに炭化水素系活性剤の炭化水素鎖長は混和性に大きな影響を与えることを示した．


Effects of Pressure and Ethanol on the Phase Behavior of Dipalmitoylphosphatidylcholine Multilamellar Vesicles

ジパルミトイルホスファチジルコリン多重膜ベシクルの温度-圧力相図をエタノール存在下と非存在下において構築した．圧力やエタノールに誘起された指組構造のゲル相(interdigitated gel)を観測した．圧力は脂質膜中に指組構造を出現させるエタノールの効果と拮抗するのではなく，むしろその効果を促進させることがわかった．


Study on the Miscibility of Lithium Dodecyl Sulfate and Lithium Perfluorooctane Sulfonate in the Adsorbed Film and Micelle

炭化水素系界面活性剤(ドデシル硫酸リチウム)とフッ素系界面活性剤(ペルフルオロオクタンスルホン酸リチウム)混合水溶液の表面張力測定を行い，表面吸着膜とミセル中での両分子の混和性を考察した．ミセル中では全組成領域で両分子は完全に混合するが，他方ミセル中では両分子部分的に混合し，2種類のミセルを形成することを明らかにした．


ドデシル硫酸ナトリウム水溶液の表面張力測定

ドデシル硫酸ナトリウム水溶液の表面張力測定

ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の精製と，滴容法を用いたその水溶液の表面張力測定法を考案した．これまで，滴容法では濡れの問題等でSDS水溶液に対して正確な表面張力の平衡値を得ることできなかったが，今回，ガラスキャピラリーの先をシランカップリング剤を用いて表面処理し，撥水性とする方法を用いてSDS水溶液の表面張力測定を可能にした．

九州大学中央分析センター報告

九州大学中央分析センター報告


Thermodynamic Studies on Adsorption at Interfaces VII. Adsorption and Micelle Formation of Binary Surfactant Mixtures

2成分界面活性剤混合系の吸着挙動やミセル形成に対する厳密な熱力学的関係式を導出した．さらにこれらの関係式を互いに共通なイオンを持たないような界面活性剤の混合系に適用して，吸着膜およびミセル状態における非理想的な混和性を明らかにした．


Miscibility of 1-Octanol and 2-(Octylsulfinyl)ethanol in the Adsorbed Film and Micelle

従来，単に添加物として見なされてきたアルコールを界面活性剤と同等な成分として取り扱い，その2成分混合系(1-オクタノールと2-オクチルスルフィニルエタノール)の水溶液の表面張力を測定し，熱力学的解析を行った．アルコール単独系ではミセルを形成しないが，活性剤と混合することにより，混合ミセルを形成することや，吸着膜およびミセル状態での両分子の混和性を示した．

Bulletin of the Chemical Society of Japan


Adsorption at Water/Air Interface and Micelle Formation of Decylammonium Bromide and Decylammonium Chloride Mixture

表面張力測定から2種類の陽イオン性界面活性剤(臭化デシルアンモニウムと塩化デシルアンモニウム)の混合吸着膜および混合ミセルに対する対イオンの効果について調べ，吸着膜およびミセル中ではこれらの分子がほぼ理想的に混合すること，また吸着膜とミセルは熱力学的に類似性した状態であることを示した．


フェルラ酸と紫外線(UV-A)の併用による食品媒介病原性微生物および食品腐敗微生物の不活化

LED総合フォーラム 2016 in 徳島 論文集

LED総合フォーラム 2016 in 徳島 論文集


人工生体膜のソフトナノテクノロジー

Soft nanotechnology is technology that treats soft and wet materials such as self-assemblysystems in a living body under a relatively moderate condition. We focus our attention on the sizecontrol of liposomes, namely lipid bilayer membranes and performed the soft nanotechnology insizing of liposomes under high pressure. Two high-pressure sizing techniques, a method ofcontinuous pressure relaxation using a phase transition between gel and liquid crystalline phases ofthe bilayer membrane and that of a pressure-induced gel phase using a phase transition betweenbilayer and nonbilayer membranes, were applied to liposomes of distearoylphosphatidylcholine, andthe effects of the both methods were considered. Further, the application of giant liposomescontrolled by high-pressure sizing to microsensor was briefly described.

Bulletin of Institute of Technology and Science, The University of Tokushima

徳島大学大学院ソシオテクノサイエンス研究部研究報告


麻酔作用の温度および圧力依存性:リピッド説とタンパク説

Bulletin of Faculty of Engineering, The University of Tokushima