1.n－πsqu等温线

根据式（4-27），当温度一定时，n值随着πsqu的变化而变化。为研究温度和挤出表面压对n的影响，我们取两个恒定的温度：人体体温37℃和室温20℃，将以上值代入式（4-27），可获得两组n－πsqu等温线。由图4-20可知：在相同温度下，发生挤出的表面压越小，伴随一个SP-C分子挤出，磷脂分子挤出的个数越多（即n值越大）；相同挤出表面压下，温度越高，伴随SP-C挤出的磷脂分子数越多。

图4-20 37℃和20℃时的n-πsqu等温线

2.行为模型的实验验证

图4-21与图4-22为混合单分子膜在20℃时的舒张压缩π-A等温线。图4-21显示了DPPC与DPPG混合单分子膜的连续两次循环的π-A等温线，两者物质的量之比为4∶1。图4-22为DPPC/DPPG/SP-C混合单分子膜连续两次循环的π-A等温线，DPPC与DPPG的物质的量之比不变，SP-C的摩尔分数为0.4％。比较两图，SP-C的存在使得磷脂单分子膜π-A等温线发生明显的变化。含SP-C的π-A等温线，出现了平台区域（图4-22中a点到b点），在此平台区压缩单分子膜，表面压不变，直至A＝30时，膜的可压缩性降低，继续压缩膜，π增加。由于磷脂最小分子面积为40（＞30），说明在此区域有磷脂成分被挤出，FLM技术显示，被挤出的成分为DPPG与SP-C的α-螺旋结构。

图4-21 混合单分子膜舒张压缩循环的π-A等温线

nDppC/DPPG＝4 ，连续两次循环

图4-22 混合单分子膜舒张压缩循环的π-A等温线

nDpPC//DPPG＝4 ∶1，SP －C 0.4％，连续两次循环

在图4-21中，DPPC/DPPG混合膜可以达到65mN/m的最大表面压。在图4-22中，DPPC/DPPG/SP-C混合膜可达到的最大表面压要小些，约55mN/m。在压缩过程的末端，挤出现象的存在使膜可承受的表面压力变小。这是因为虽然DPPG分子与SP-C一起发生挤出，但形成的磷脂-蛋白质聚集体仍然靠近单分子膜表面。与水分子相比较，DP-PC分子不容易占据因挤出成分留下的界面，所以水分子的扩张使得膜表面张力变高，即此时的表面压比不存在挤出现象时要小。

图4-22中两次循环π-A等温线几乎重合，可知挤出磷脂在单分子膜扩展时又迅速插入单分子膜，详情见文献。而有实验证明不含SP-C的磷脂单分子膜在压缩时不饱和成分也存在挤出，但挤出物质分散到底液中，当膜舒展时，由于它们不能迅速插入单分子膜，导致单分子膜表面张力迅速增加。因此，SP-C在单分子膜舒张压缩过程中起到非常重要的桥梁作用。在单分子膜被压缩时，SP-C促进挤出成分发生挤出，使膜能在高表面压下保持稳定；在单分子膜舒展时，SP-C又能引导挤出成分重新吸附到膜表面，促进膜的舒展。由此可见，实验现象与本文提出的行为模型非常吻合，下面将利用图4-22中的实验数据进一步验证本文提出的数学模型。

3.挤出过程的数学模型的验证

图4-22中，DPPC，DPPG与SP-C的物质的量之比为200：50∶1；挤出发生在图中的a点，此时πsqu为50mN/m，平均分子面积为45；挤出终止在b点，平均分子面积为30。从图4-20中（20℃）可以得到，挤出n值为32，因此有64％的DPPG分子被挤出。(www.daowen.com)

由于挤出现象的发生，实验测得的单分子膜的平均分子面积小于单分子膜的实际平均分子面积（A）。设：挤出初始阶段，实验测得的平均分子面积为Aa；挤出终止阶段，实验测得的平均分子面积为Ab；膜中含有N个磷脂分子位；挤出发生时，DPPC分子的平均分子面积为ADPPC，分子个数为NDPPC；DPPG分子的平均分子面积为ADPPG，分子个数为NDPPG；SPC的平均分子面积为ASP-C，约为4倍磷脂分子面积，分子个数为NSP-C。根据质量守恒定律：

N＝NDPPC＋NDPPG＋4NSP-C 　（4-28）

AaN＝ADPPCNDPPC＋ADPPGNNDPPG＋ASP-CNSP-C　（4-29）

根据式（4-26）计算出的n值，能够推算挤出终止阶段的理论平均分子面积Ab′：

已知，DPPG分子崩溃面积为50，蛋白质分子崩溃面积近似为200，挤出初始阶段Aa为45，根据各个分子的物质的量之比和式（4-28）、式（4-29）、式（4-30）计算得到ADPPC，为43.7；挤出终止阶段的理论平均分子面积Ab′，为37.9，与实验值30相比，模型相对误差为26％。结果表明，挤出模型并不能完全反映SP-C挤出所引起的系统能量变化。但该模型对解释挤出现象具有一定的指导意义。

4.磷脂-蛋白质聚集体模型的几何分析

在SP-C与磷脂相互作用的行为模型的第四步（图4-19中的Ⅳ）显示，在单分子膜压缩过程中，SP-C的α-螺旋结构与磷脂分子发生挤出，并在底液中形成以α-螺旋结构为中心，磷脂分子环绕四周的磷脂-蛋白质聚集体结构。图4-23为一个磷脂-蛋白质聚集体结构的模型图及A—A方向的剖面图，剖面图中显示了此聚集体结构模型的两个临界情况和一般情况。临界情况之一（图4-23中的Ⅰ）：磷脂疏水链尾包裹α-螺旋结构，但是疏水尾链没有交叉；临界情况之二（图4-23中的Ⅲ）：磷脂分子疏水链紧密交叉在一起，磷脂亲水头基紧紧相依。因为碳—碳键长和碳—氢键长分别为1.54和1.09，碳—碳键的键角为109°，所以磷脂的长度和每条疏水尾链横截面积可由估算得到，约为 18A和3.7。假设磷脂亲水头基的分子面积为45，磷脂疏水链尾与α-螺旋结构有1.0的距离，那么一个磷脂-蛋白质聚集体结构可能容纳的磷脂分子数在区间[18，109]内，即整个磷脂-蛋白质聚集体结构中PG与SP-C分子的物质的量之比在区间[18∶1，109 ∶1]内。

图4-23 SP-C/磷脂聚集体结构的模型图和A—A方向的剖面图

5.行为模型和数学模型的应用

肺泡表面活性剂中PG和SP-C的含量分别为5％～10％和0.5％～1％。因此，PG与SP-C分子的物质的量之比在区间[24∶1，93∶1]内。通过行为模型的几何分析可知，磷脂-蛋白质聚集体结构容纳磷脂的分子数在区间[18∶1，109∶1]内。这表明，当肺泡单分子膜发生挤出时，该聚集体结构有能力容纳所有挤出的PG成分。

如果PG中有53％的成分为DPPG，那么DPPG与SP-C的物质的量之比在区间[13∶1， 49∶1]内。在单分子膜中，PG分子含量不同，挤出发生时磷脂平均分子面积也不一样。实验表明，单分子膜发生挤出时，πssqu在区间[45mN/m，55mN/m]内，参照数学模型的n－πsqu等温线，挤出的DPPG分子个数与SP-C分子个数之比的范围在区间[30∶1，38∶1]内。与区间[13∶1，49∶1]比较，可得出SP-C分子有能力携带大部分DPPG成分一同挤出。