Ripple wavelength, amplitude, and configuration in lyotropic liquid crystals as a function of effective headgroup size

We present differential scanning calorimetry (DSC) and freeze-fracture electron micrographs of the Pβ' phase of dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) multilamellar liposomes in excess water with varying fractions of N-methyl substituted dimyristoylphosphatidylethanolamine (DMPE * ). DMPE * was chosen as a dopant to eliminate the mismatch between the areas of the polar headgroup and the hydrocarbon chains of DMPC. DSC results show that the Pβ' phase disappears at a DMPE * mole fraction of about 0.15. Two distinct ripple configurations are observed at all DMPE * fractions that exhibited a Pβ' phase ; an asymmetric ripple of wavelength 12.0 nm and amplitude less than 6 nm and a symmetric ripple of incommensurate wavelength 22.0 nm and an amplitude of at least 9 nm. Defects, such as disclinations and grain boundaries are stabilized by DMPE *, but the ripple shapes, wavelength and amplitudes are unaffected. DMPE* also seems to prevent the annihilation of the ripples below the pretransition. The results are discussed in relation to continuum descriptions of the Pβ' phase.Nous présentons des mesures d'analyse thermique différentielle et des images obtenues au microscope électronique par cryofracture d'un lipide biologique. Il s'agit de la phase Pβ' de la dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) dopée par la dimyristoylphosphatidylethanolamine (DMPE*) ; les objets étudiés sont des liposomes multilamellaires en présence d'un excès d'eau. La DMPE * est utilisée comme dopant afin de compenser l'écart entre les aires de têtes polaires et de chaînes aliphatiques de la DMPC. Les résultats d'ATD montrent que la phase P β, disparaît pour une fraction molaire de 0,15 en DMPE*. Pour toutes les fractions molaires en DMPE * qui donnent une phase P β', nous observons deux types d'ondulations : une ondulation asymétrique de longueur d'onde 12,0 nm et d'amplitude inférieure à 6 nm, et une ondulation symétrique de longueur d'onde incommensurable 22,0 nm et d'amplitude supérieure à 9 nm. La présence de DMPE* stabilise les défauts tels que joints de grains et disclinaisons, mais elle ne change pas les formes, longueurs d'onde et amplitudes des ondulations. La DMPE* semble aussi empêcher l'annihilation des ondulations en dessous de la prétransition. Nous discutons ces résultats dans le cadre des modèles de continuum de la phase Pβ'