磷脂微滴囊泡化的介观模拟

发展了一种非显示溶剂的粗粒化三粒子磷脂模型,该模型明确反映磷脂分子的双尾结构．模型分别采用变形的MIE作用势和Harmonic作用势描述分子间非成键和分子内成键相互作用,粗粒化力场参数通过拟合DPPC双分子层的结构和力学性质获得．该粗粒化模型成功重现了磷脂分子从随机初始态到双分子层和从盘状结构到囊泡的形成过程．应用该模型系统研究了球形和柱形磷脂微滴囊泡化的过程,结果表明此模型能有效地模拟介观尺度下复杂磷脂囊泡的形成及演化．     

配体链包覆纳米粒子的表面相分离及自组装的模拟研究

通过耗散粒子动力学方法,模拟了二元配体链包覆的纳米粒子表面的相分离行为,并与现有的模拟和实验体系进行对比.研究结果印证了相分离驱动力是配体链错位所导致的构象熵的结论.进一步以相分离得到的Janus和三嵌段Janus结构纳米粒子作为构筑单元,研究了其在选择性溶剂中的自组装行为.结果表明,Janus粒子易自组装成为双层囊泡结构,而三嵌段Janus粒子则更易形成单层囊泡结构.对于从配体链包覆的纳米粒子出发,设计具有特殊功能的囊泡提供了理论支持.     

杂臂星型嵌段共聚物在溶液中自组装形成囊泡结构的计算机模拟

利用耗散粒子动力学模拟方法, 研究了杂臂星型嵌段共聚物A_m(B_n)₂在溶液中自组装形成囊泡的行为. 主要分析了自组装过程、亲水分枝和疏水分枝的长度及分子构型对组装结构的影响. 结果表明, 杂臂星型聚合物在溶液中会自组装形成碟状胶束, 之后弯曲闭合形成囊泡. 当亲水部分的分枝较短时, 易于形成囊泡结构; 在可形成囊泡结构的条件下, 双分子层囊泡膜的厚度随分枝长度的增加而增加. 与构成相近的线型嵌段共聚物相比, 杂臂星型嵌段共聚物更易形成囊泡结构, 且形成的囊泡结构较薄.     

AFM研究双链两亲性分子的自组织现象

通过AFM研究了双链两亲性分子双十八烷基-N-[4-（对-NN-二甲氨基苯基偶氮）吡啶丁酰基]-L-天冬氨酸酯溴化物（DDPA）LB膜在气固及气液界面的结构．在被水化后,DDPA的单层膜自发组织成双层和囊泡．在增加成像用力时,形成的双层很容易被压缩．在用轻敲模式（tappingmode）在溶液中成像时,观察到了囊泡被AFM针尖压扁成双层的过程．本文还提出了自组织过程的可能机理．     

电场下离子型聚合物复合囊泡结构变化的分子动力学模拟

利用粗粒化分子动力学模拟研究了电场作用下离子型聚合物复合囊泡形变与破裂的过程.定量分析了囊泡破裂过程中的结构变化,包括囊泡的形变程度、破裂速度、组分分布以及破裂后的结构.研究表明,电场强度较弱时,囊泡表面所吸附的聚电解质首先脱落,囊泡由球形结构转变为椭球结构.随着电场强度增大,离聚物的离子侧基发生重新排布,囊泡表面电荷的有序结构被破坏,导致囊泡的结构无法维持而破裂,囊泡塌缩,分裂形成离聚物团簇,并进一步破裂为小尺寸的离聚物聚集体,均匀分散于溶液中.本文利用分子动力学模拟明确了电场中离子型高分子复合囊泡破裂过程的分子机理,为药物释放技术的优化及发展提供了理论支持.     

仿生信号转导体系的构建:囊泡表面磷脂信号分子诱发的乳酸脱氢酶的激活

以细胞肌醇磷脂信号转导途径为原型,在合成肽脂囊泡(人工细胞膜模型)上,利用天然磷脂为信号分子,成功地激活了处于囊泡表面的乳酸脱氢酶．为此,将1,2-二-十四烷基磷脂酰乙醇胺等天然磷脂嵌入合成肽脂N,N-二-十六烷基-N^a-6-三甲胺基己酰基-L-甘氨酰胺囊泡中,制备了稳定的混合双层膜囊泡,用透射电子显微照相、动态光散射及差示扫描量热等手段确认了混合囊泡的形态及粒径分布．以磷酸吡哆醛等维生素B6类化合物为信号分子激活剂,利用它们与天然磷脂形成复合体,进而与Cu^2 形成强的金属配合物的性质,实现了对处于囊泡表面、被Cu^2 抑制的乳酸脱氢酶的激活,构建了一个新的仿生信号转导体系．紫外一可见光谱实验证实了以上结果．此外,结果还表明囊泡表面的疏水作用和静电引力是促进天然磷脂一磷酸吡哆醛复合体形成的主要因素．囊泡表面的疏水微环境作为反应场是构建此仿生信号转导体系不可缺少的要素．     

囊泡表面分子间通讯交流体系的构建: 利用受体的分子识别行为调控酶的活性

在人工双层膜囊泡表面, 构建了一个通过人工受体的分子识别行为控制酶反应活性的超分子体系. 体系以生物体细胞信号转导系统为模拟原型, 由作为受体的烷基胺、被受体识别的信号分子吡哆醛衍生物、乳酸脱氢酶、受体和酶之间的媒介物Cu^2＋以及作为体系载体的合成肽脂囊泡五个成分构成．通过UV-vis光谱法及动态光散射测定对体系进行了评价, 结果表明: 随着受体疏水参数增大, 其对信号分子的识别能力增强, 二者呈良好的线性关系; 通过信号分子与囊泡表面静电相互作用的研究表明信号分子具有选择性; 媒介物与信号分子–受体可形成化学计量比为1∶2的配合物, 其形成能力比媒介物与酶的结合能力更强．作为结论, 体系中烷基胺受体对磷酸吡哆醛信号分子的识别有效控制了处于囊泡表面的乳酸脱氢酶的活性．     

不含蛋白质的功能泡囊膜及对酶的模拟

本篇综述了模拟生物膜的不含蛋白质的功能泡囊膜的建立过程,并介绍了这类功能泡囊膜所进行的模拟酶的泡囊催化反应。以磷脂或亲水亲油的表面活性剂分子所提供的双分子层泡囊结构为基质,分别在其不同的区域引入活性基团或分子,赋予了泡囊新的功能,由此可实现对一些反应的进程及产物构象的控制。利用这类功能泡囊膜,已成功地模拟了水解酶、还原酶、转氨酶、生物体内的碳单元传递反应等,并为模拟光合作用提供了一个很好的模式。     

以物理力将糖脂引入聚联乙炴基质脂的变色囊泡

囊泡具有与生物膜结构类似的封闭双分子层结构,具有模拟生物膜结构的突出优点,因此受到人们的极大重视．因为它具有胶体粒子的大小尺寸,其表面膜的性质易于控制,具有较大的输送客最以及生物相容性,因此,囊泡在药物的传输、基因治疗、癌症的化学治疗、分子识别、分子光学器件的组装、超细颗粒的制备、太阳能转化及反应性能的控制等领域都具有十分重要的意义．然而,在分子识别及药物输送过程中,由丁蟹池的稳定性差而严重影响其应用．聚合表面活性剂囊泡的出现较好地解决了其稳定性差的问题．在众多的可聚合的表面活性剂单体中,具有联…     

脂质体-纳米粒与单个巨型囊泡相互作用的理论模拟

采用自洽平均场方法模拟了脂质体-纳米粒与巨型囊泡的相互作用.在初始状态,脂质体-纳米粒与巨型囊泡之间有一定距离,随着距离的变化,脂质体-纳米粒与囊泡发生相互作用,最终脂质体小囊泡和巨型囊泡会融合并使粒子释放.随着囊泡的磷脂分子组分的变化,体系呈现出丰富的结构变化.磷脂头体积分数较大时体系形成融合通道(stalk相)或半融合隔膜(HD相)以及融合小孔;磷脂头体积分数较小时体系出现囊泡的渗漏形成亲水聚集体(棒状HII相或IMI相)和融合小孔.改变了所包裹的纳米粒半径,发现对体系的结构影响不大.我们定量的计算了各个体系的自由能,从自由能分析可知,随着距离的减小,脂质体-纳米粒与巨型囊泡相互作用的过程是一个自发过程.在相互作用过程中,新结构的形成需要克服能量壁垒,且能量壁垒随着磷脂头体积分数和纳米粒半径的增大都会有一定程度的增加.     

环糊精超分子体系囊泡的制备及其应用研究进展

环糊精(CD)是具有特殊的空腔、良好的稳定性并且可以区域选择性修饰的一类主体分子。近年来发现CD及其衍生物自组装形成的CD超分子体系——囊泡兼具囊泡和CD的生物模拟、分子识别和生物相容等优良特性。本文综述了CD及其衍生物囊泡的制备,同时还介绍了其在新型智能材料、药物输送和细胞模拟领域中的最新研究进展,并结合现阶段的研究状况,对该类囊泡体系的发展前景进行了展望。     

基于超分子环糊精两亲分子的敏感型囊泡体系

敏感型囊泡可初步概括为由两亲分子通过非共价键构筑的、对外界的刺激具有特色响应性的一类新型囊泡体系。由"超分子环糊精两亲分子"自组装形成的囊泡体系是该类体系中重要的一类。本文重点介绍了环糊精参与的"超分子环糊精两亲分子"囊泡体系的研究进展。以与环糊精复合的化合物结构类型不同进行分类,介绍了该类囊泡体系的制备以及该体系在医药工程、新型"智能"材料以及生物模拟等方面的潜在应用;结合现阶段的研究状况,对该类囊泡体系的发展前景进行了展望。     

磁性非对称双链长表面活性剂囊泡凝胶

合成了一系列含磁性反离子的非对称双疏水链长的阳离子表面活性剂,其中三氯一溴铁合十六烷基戊基二甲基铵(C_(16)C_5DMA~+[FeCl_3Br]-~)与偶氮羧酸钠盐(AzoNa_4)在酸性条件水溶液中形成磁性囊泡凝胶。运用cryo-透射电镜(TEM)、冷冻蚀刻TEM(FF-TEM)、流变仪、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和超导量子干涉(SQUID)等表征技术对囊泡凝胶进行了结构和性质研究,结果发现:凝胶含有曲率多变的融合性的双层囊泡,这些双分子层结构模构了自然界中各种物象的结构轮廓,展现了不可预测的多变曲率和良好柔性。聚集体双分子层膜内由长短不对称烷基链采取交错相扣的双分子层排列模式,这种构建模式结构稳定,短烷基链可游离出囊泡双分子层并伸向外部水相介质。两个相邻囊泡间的短链在疏水相互作用下形成非共价的囊泡"补丁",疏水的囊泡"补丁"克服相邻囊泡之间的斥力而融合。磁性反离子[FeCl_3Br]~-不仅赋予囊泡磁性,且在囊泡的形成过程中调控烷基链的组装。这种多形态融合性囊泡为揭示膜曲率的调节机制和构建人工细胞提供实验数据和理论参考。     

聚联乙炔囊泡负载的Bola型两亲分子识别三聚氰胺过程中Chaotrope促进型显色机制及热力学

用聚联乙炔囊泡为载体,将bola型两亲分子1,12-二乳清酸十二胺盐(DDO)对三聚氰胺的分子识别作用用肉眼可见的颜色变化显示出来.通过比较不同碳链长度的聚联乙炔囊泡对分子识别过程的反映,发现二十三烷基-2.4-二炔酸(TCDA)囊泡的显色灵敏度较高.研究表明,TCDA肉眼可见的颜色变化来自于DDO与三聚氰胺多重氢键的形成以及溶液环境中水结构的变化.为了更好地理解显色机理,用差示扫描量热(DSC)仪详细研究了分子识别过程中聚联乙炔囊泡的相变行为及热力学参数.结果表明:TCDA囊泡和带有识别分子的DDO/TCDA囊泡在三聚氰胺存在下,相变温度Tm均向高温方向移动,并且,随三聚氰胺浓度的增加,Tm值逐渐增大直至囊泡瓦解;但是Tm值的变化没有与囊泡变色必然关联,仅仅DDO/TCDA囊泡具有变色现象,而且,只有当三聚氰胺的浓度超过分子识别氢键形成所需理论量时,肉眼才能可见明显的由蓝到红的颜色变化.为了理解溶液中过量的三聚氰胺对囊泡变色的作用,选用蔗糖和尿素作为典型的水结构促进剂和水结构破坏剂(chaotrope),详细研究了它们对聚联乙炔囊泡反映分子识别过程中相变温度的影响及显色规律.结果表明,过量的三聚氰胺在溶液中起到类似尿素水结构破坏剂的作用.这种作用和分子识别过程中多重氢键的形成对聚联乙炔囊泡的变色缺一不可.本研究首次揭示了由水结构破坏剂参与的聚联乙炔囊泡变色机理,有助于理解共轭聚合物热相变过程中的Hofmeister效应.     

荧光探针法研究囊泡融合的动力学

应用荧光探针法研究双（月桂酸）三乙醇胺酯形成囊泡的融合动力学过程，工作中合成和应用了含长烷基链的荧光探针—十六烷基罗丹明B，以保证其进入囊泡的双分子层，随着融合的进行，探针浓度被稀释，探针分子逐渐由二聚体离解成为单体，从而使其荧光强度增强．研究发现，由双（月桂酸）三乙醇胺酯形成的囊泡，其融合速率和膜结构与介质酸度、环境温度等密切相关，当介质酸度处于一定的pH范围时，形成的囊泡膜具有最致密的结构，其融合也最慢。     

全合成双分子膜分子激发态能量转移的研究

研究了全合成双分子膜内的分子激发态能量转移行为,给体为囊泡双亲分子上的联苯生色基,受体是通过静电相互作用结合在囊泡表面上的荧光黄阴离子.荧光黄猝灭联苯的荧光强度符合Sern-Volmer猝灭定律.探讨了囊泡在能量转移过程中的组织作用、转移效率与机制.通过研究由静电作用结合在囊泡表面上的荧光黄给体和四苯基卟啉受体间的能量转移,改善了光的输出,扩展了光波的覆盖范围.全合成双分子膜是能量转移的有效介质和良好的膜模拟剂.     

两亲分子溶液聚集体结构的冷冻刻饰电子显微镜研究

利用冷冻刻饰电子显微镜(FF-TEM)技术研究了两亲分子溶液不同有序聚集体的结构, 特别对一些两亲分子溶液体系形成的泡囊结构进行了详细的研究, 探讨了聚集体结构的演变规律. 对无剪切力下化学反应诱导L3-相(海绵相)到层状Lα-相, 手振荡层状Lα-相到多双层泡囊相及高剪切力作用下多双层泡囊相到单双层泡囊相的结构演变进行了冷冻刻饰电子显微镜追踪研究. 首次报道了-诱导的单链长表面活性剂溶液中泡囊相的形成.     

两亲性含糖嵌段共聚物在水中分子聚集形态的转变

两亲性嵌段共聚物在不同的介质中可形成不同形态的有序分子聚集体［１～３］．当其亲水段长度远大于亲油段时,在水中主要形成球形胶束［１］;但当亲水段长度远小于亲油段时,则形成多种形态的分子聚集体,即所谓的“ｃｒｅｗ－ｃｕｔ”聚集体,如球形、柱状、层状、囊泡和管状等［４］．Ｅｉｓｅｎｂｅｒｇ等［４～６］详细研究了聚苯乙烯－ｂ－聚丙烯酸在水中的“ｃｒｅｗ－ｃｕｔ”聚集体,发现聚集体的形态和多种因素有关,如共聚物组成、溶剂、ｐＨ值和金属离子等．以两亲分子形成的囊泡不但可以用来模拟生物膜的结构,而且在药物载体…     

从折叠体构筑囊泡和有机凝胶：溶剂调控的自组装过程

两亲性离子或中性分子受疏溶剂作用驱动在水相中聚集形成胶束、膜及囊泡等结构是非常普遍的自组装现象,也是生命现象产生的基础．但非两亲性分子在极性溶剂中形成囊泡结构,文献报道极少．中国科学院上海有机化学研究所黎占亭等以近年来发展的酰肼折叠体为刚性骨架,在其外侧引入带有长脂肪链的酰胺侧链．     

两嵌段共聚物反相溶剂中组装结构转变动力学的模拟研究

利用耗散粒子动力学方法,分别研究了不同结构的组装体在改变溶剂的选择性后,在溶液及界面上的结构演变动力学.模拟结果表明,在改变溶剂的选择性后,大球形胶束在溶液中转变形成反向球形胶束,而在界面上则转变形成反向环状胶束,当前模拟结果与已有的实验结果一致.此外,模拟结果还预测出,在改变溶剂的选择性后,环状胶束在溶液中转变形成反向环状胶束,而在界面处受限形成反向的支化蠕虫状胶束;蠕虫状胶束则在溶液中转变形成反向环状胶束,而在界面处受限形成多层纳米球结构;囊泡在溶液中转变形成分散的小胶束聚集体,而在界面处受限形成球形的补丁纳米粒子.