硫酸钠诱导单链聚(N-异丙基丙烯酰胺)相变的单分子力谱研究

聚（N-异丙基丙烯酰胺） （PNIPAM）具有独特的相变行为,已成为人们研究蛋白质折叠等生命过程发生机理的模型体系. 我们利用基于原子力显微镜（AFM）的单分子力谱技术（SMFS）研究了单链PNIPAM在硫酸钠诱导下的相转变过程,并定量化了相变后所形成塌缩结构的稳定性. 通过对单链PNIPAM的单分子力谱实验得知：在相变前,得到单调上升的力曲线,对应着PNIPAM无规线团结构的形变过程;相变后,得到的锯齿型力曲线,对应着PNIPAM塌缩结构在外力诱导下的解折叠过程. 首次从单分子水平观察到在外加盐的作用下,单链PNIPAM低温相转变和高温相转变的差异：相比于低温相转变,高温相转变生成的塌缩结构更加稳定.     

Fe_3O_4纳米粒子与慢病毒载体共同感染内皮祖细胞的促血管新生和MRI示踪的应用

采用化学共沉淀法制备了柠檬酸钠修饰Fe_3O_4纳米粒子(NPs),使用胎牛血清(FBS)改善Fe_3O_4NPs的分散性.实验表明Fe_3O_4NPs尺寸均匀,且具有良好的稳定性,FBS浓度小于5%(体积分数)时,Fe_3O_4NPs无聚集沉淀;在300 K下,饱和磁化强度达到74.86×10~(-3)A·m~2/g(74.86 emu/g);核磁共振T2序列成像时,75μg/m L Fe_3O_4NPs与慢病毒载体(LV)共同标记内皮祖细胞(EPCs)成像效果良好;而且EPCs具有稳定过表达目的基因血管内皮生长因子(VEGF)的能力.利用Fe_3O_4NPs与LV共同感染EPCs,可有效促进大鼠血管生成.说明修饰后的EPCs兼具核磁共振成像(MRI)示踪和促血管生成双重功能.     

聚氧乙烯单晶介观力学性质研究

以固定于平整硅基底上的聚氧乙烯单晶为模型体系,利用原子力显微镜的成像功能定位单晶后,用探针压穿聚氧乙烯单晶层,测量单晶层的介观力学性质.结果显示,原子力显微镜探针压穿单晶层所需要的力值为50~200 n N,随着探针曲率半径、下压速率和聚氧乙烯与溶剂界面能的增加,压穿单晶层所需要的力值也随之增加.结合分子模型证明在压穿过程中聚氧乙烯分子被原子力显微镜探针挤压到单晶外部.另外,发现在相同的下压速率和拉伸速率下,将相同数目的聚氧乙烯分子链挤压出晶体的能量与拉伸出晶体所需要的能量接近,继而从能量角度建立了聚氧乙烯晶体微观力学性质与介观力学性质的联系.     

单分子水平高分子相互作用的AFM成像与单分子力谱研究

结合作者近期的研究工作,重点介绍了如何把原子力显微镜(AFM)成像及单分子力谱结合(包括原位结合或者离位结合)起来,研究高分子之间的相互作用.本文涉及生物高分子(主要是核酸-蛋白质体系)以及合成高分子体系(如聚氧乙烯,PEO)的相关研究工作.对于生物高分子体系,主要以长链核酸(如双螺旋DNA及RNA)为探针,首先利用A...     

Investigation on the folding mode of a polymer chain in a spiral crystal by single molecule force spectroscopy

Investigation on the folding mode of a single polymer chain in its crystal is significant to the understanding of the mechanism of the fundamental crystallization as well as the engineering of new polymer crystal-based materials. Herein, we use the combined techniques of atomic force microscopy （AFM） imaging and force spectroscopy to pull a single polyethylene oxide （PEO） chain out of its spiral crystal in amyl acetate. From these data, the folding mode of polymer chains in the spiral crystal has been reconstructed. We find that the stems tilt in the typical flat area, leading to the decrease in the apparent lamellar height. While in the area of screw dislocation, the lamellar height gradually increases in the range of several nanometers. These results indicate that the combined techniques present a novel tool to directly unravel the chain folding mode of spiral crystals at single-molecule level.     

聚乙烯单晶纳米力学性质的单分子力谱研究

基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱技术(SMFS),在单分子水平上研究聚乙烯单晶中单分子链在外力诱导下的熔融过程.研究表明,随着聚乙烯单晶厚度的增加,熔融解链过程需要破坏的作用位点随之增加,解链力值显著提高;刚性力加载装置会降低作用位点解离速率,进而升高解链力值,促进力学稳定性相对较差的中间态形成.     

吉林大学超分子化学生物学学科的建设与发展:从超分子化学到生命机制探索及疫苗、药物研发

吉林大学是国内较早进行化学与生物学交叉研究的高校之一。为了推动吉林大学化学与生物学的深度融合,同时结合本校在超分子化学领域的积累与优势形成研究特色,本校提出了发展超分子化学生物学的构想,并建立了吉林大学超分子化学生物学研究中心。回顾了吉林大学化学与生物学交叉融合的发展历程,介绍了超分子化学生物学学科的发展现状及未来发展方向。     

AFM单分子力谱在真实材料及生物体系中的应用——挑战与机遇并存

基于原子力显微镜技术（AFM）的单分子力谱是研究分子间分子内相互作用的有效手段．为了简化样品体系及数据的解析,真实的生物或材料体系通常被简化,其中的目标分子被提取并桥连于AFM的针尖与固体基片之间进行研究,这是认识真实体系的有效途径．随着技术的不断进步（包括样品固定方法的改进）,使得直接研究真实生物及材料体系中的各种弱相互作用成为可能,此种条件下获得的信息对相关生命过程的调控及高性能材料的设计更具指导意义．本文概述了近几年基于AFM力谱技术在活体细胞以及高分子材料领域的研究进展,分析了存在的主要问题,并对相关领域的未来进行了展望．     

芳酰胺折叠体分子内N—H…OMe氢键强度评估

为了评估分子内N—H…OMe氢键诱导的芳酰胺折叠体分子内氢键的稳定性, 我们从相应间-苯二胺和间-苯二甲酸前体出发构筑了3个三、五和七聚体芳酰胺折叠体, 并合成了3个并入这些折叠体片段的基于十六烷二胺的酰胺聚合物. ¹H NMR, 定量芳酰胺氢-氘交换和晶体结构研究揭示, 折叠体中间区域的氢键最弱, 而处于骨架两端的氢键最为稳定. 氢-氘交换实验测定出了不同酰胺氢发生这一过程的半衰期, 最大差别约为8倍. 对并入折叠体片段的聚合物的单分子力谱(SMFS)研究揭示, 折叠体片段内不同区域分子内氢键的稳定性与单个折叠体分子内相应位置氢键的稳定性一致. 通过SMFS实验, 我们还测定出了不同氢键的绝对力值. 结果显示, 并入到聚合物中的短的三聚体折叠体具有最强的分子内氢键, 而五聚体和七聚体折叠体的部分分子内氢键较弱, 其力值出现在较低位置.     

聚合物单分子力谱的研究进展

在单分子水平研究聚合物体系的分子内及分子间相互作用, 对于揭示其结构-性能的关系, 进而实现对相应功能的调控极为重要. 基于原子力显微镜技术(AFM)的单分子力谱, 由于其操作简单且适用面广, 在单分子研究领域得到了广泛的应用. 本文概括了该技术在生物高分子及合成高分子体系的研究进展. 对于生物高分子体系, 主要介绍了核酸(DNA/RNA)、 蛋白质和多糖(淀粉)的单分子力谱研究及利用各自力学指纹谱对其它分子间的相互作用的研究. 对于合成高分子体系, 主要介绍了聚合物的一级结构与单链弹性的关系及溶剂和聚集态结构等对高分子单链力学性质的影响规律.