Research Progress of Regulation of Driving Forces in Short Peptide Supramolecular Self-Assembly北大核心CSCD

Some short peptides can spontaneously self-assemble into various nanostructures via the synergistic driving forces of non-covalent interactions. These non-covalent interactions,including electrostatic interaction,hydrogen bonding,aromatic interactions and other non-covalent interactions,are usually highly coupled together. Through rational sequence design and proper modification of short peptide molecules,the driving forces could be regulated purposively,and the nanostructures and morphologies of the self-assemblies could be controlled accordingly,and thus so as to achieve the fabrication of peptide-based supramolecular biomaterials and develop their functions. In this paper,the effects of hydrogen bonding,π-π stacking, electrostatic interaction,hydrophobic interaction,metal ion coordination and chiral center on the self-assembly behavior of peptide self-assembly have been reviewed. The driving force regulation strategies, including sequence design,pH and concentration adjustment and metal ion coordination,and the resulted nanostructures have also been discussed. We also make the outlooks on the development of peptide-based supramolecular biomaterials with specific functions in biomedicines and biocatalysis. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

碳质颗粒添加物对渣油热反应生焦的影响

在高压反应釜中研究了三种不同碳质颗粒添加物对克拉玛依常压渣油420℃氮气气氛下热反应生焦的影响。实验结果表明，反应初期碳质颗粒在一定程度上抑制渣油的热反应生焦。碳质颗粒抑制生焦的能力与其表面对极性组分的润湿吸附能力有直接关系，表面易被极性组分润湿的颗粒吸附沥青质的能力强，其抑制渣油生焦的能力也强。碳质颗粒对沥青质的吸附能力和抑制生焦的能力与其比表面积没有直接关系。生焦量随反应时间的变化表明，碳质颗粒在生焦的初期有抑制生焦的作用，后期有促进作用。对甲苯不溶物（TI）的扫描电子显微镜（SEM）和热重（TG）分析表明，和不含添加物的TI相比，含添加物的TI中，小球状甲苯不溶物的数量少、直径小。沥青质和生焦前驱相在碳质颗粒添加物表面的吸附和铺展作用是抑制渣油生焦的主要原因，该作用可以限制生焦前驱相的融并长大，在反应的初始阶段减少生焦量。     

环二肽的自组装及其荧光性能

环二肽由两个氨基酸通过肽键环合形成,在氢键相互作用驱动下具有较强的自组装倾向.本工作研究了c-SF,c-SY,c-SH及c-DF等四种环二肽的自组装行为和组装体的荧光特性.实验结果表明,c-SH为无规卷曲而其他三种环二肽均采取β-sheet二级结构,且除c-SH未形成明显组装体外,其他三种环二肽均形成不同尺寸的纳米纤维.荧光光谱检测发现环二肽在不同波长的激发下存在多个不同的荧光发射峰;对于c-SH,侧链咪唑基官能团与Zn（II）配位可以增大荧光发射的强度;对于c-SY,侧链酚羟基的氧化也可以增强荧光强度.推测在氢键作用的驱动下环二肽分子可以逐个堆叠形成纳米纤维,自组装导致的分子聚集和分子的侧链结构均可使环二肽具有可调变的荧光性能.     

烷基链长及肽链电荷分布对脂肽双亲分子自组装及水凝胶化的影响

为阐明脂肽分子烷基链长及肽链电荷分布对其自组装及水凝胶化的影响, 设计合成了C_nV₃K₂ (n=12, 14, 16) 和C_mKV₃K (m=14, 16)两个系列的脂肽分子. 原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)结果表明, 两个系列的脂肽分子都可以自组装成一维纳米带结构. 圆二色(CD)光谱结果表明, C_nV₃K₂系列自组装体的二级结构为β折叠; C_mKV₃K系列自组装体中包括α螺旋和β折叠两种二级结构, 其中C14KV3K的α螺旋结构较多, C16KV3K的β折叠结构占优. 烷基链疏水作用的增强会抑制β折叠结构侧向堆积, 使纳米带随烷基链的变长而变窄; 电荷分布于肽链部分的两端有利于纳米带结构的侧向生长. 流变性测试结果表明, 在浓度10 mmol·L^-1、pH 8.4下, 脂肽分子可以形成自支撑水凝胶, 相比烷基链长度, 肽链部分的电荷分布对水凝胶性能影响更大.     

沥青质分散剂对沥青质的稳定及缔合的影响

采用紫外－可见光谱法研究了沥青质分散剂对甲苯－正庚烷－沥青质体系中沥青质的稳定作用,通过黏度法考察了沥青质分散剂对沥青质溶液中胶束缔合度的影响。结果表明,十二醇（DAL）、十二烷基苯磺酸（DBSA）、十二烷基苯酚（DP）对沥青质都有一定的稳定作用。三种沥青质分散剂的稳定作用顺序为DBSA>DP>DAL。DAL、DP及DBSA浓度较低时（1%）对沥青质甲苯溶液黏度的影响规律相似,推迟了黏度迅速增加的拐点,即可以抑制沥青质胶束的缔合。DBSA浓度较大时,沥青质胶束没有明显的聚并,同时使得沥青质溶液的相对黏度增加明显。三种沥青质分散剂都能显著降低胶束的聚集数;三种沥青质分散剂抑制沥青质胶团聚并强弱顺序为：DBSA>DP>DAL。这与其头部官能团的酸性顺序一致。     

多肽在贵金属纳米粒子制备中的应用

由于具有与大块固体相迥异的性能,贵金属纳米粒子的制备与应用已经成为当前纳米、材料技术领域研究的热点。由于组成成分较多、包含各种活性基团、序列可调,并且很多多肽可生物降解、生物兼容、具有生物活性和特异性识别性能,多肽在贵金属纳米粒子制备中的应用也越来越受到人们的重视。本文从多肽作为还原剂还原贵金属盐; 多肽作为保护剂/调控剂制备不同尺寸/形貌的贵金属纳米粒子; 多肽作为引导剂规则排列贵金属纳米粒子; 多肽作为贵金属纳米粒子组装的模板以及多肽在贵金属表面的吸附、多肽的自组装和如何获取所需要的多肽序列等几个方面综述了近年来多肽在贵金属纳米粒子制备中的应用。最后简述了利用多肽制备的贵金属纳米粒子在纳米、材料技术领域中的应用,并提出了当前该领域中存在的一些不足及研究展望。     

辽河减压渣油中非卟啉镍的XAFS研究

为获得石油中非卟啉Ni的结构信息，采用荧光法对辽河减压清油中非叶琳Ni的 K边进行了XAFS测试非叶琳Ni第一配位壳层的结构和Ni-四苯基卟啉（NiTPP）的配 位结构类似，也是4个氮原子，呈平面四方构型为0.192nm，在较高的配位壳层，二 者存在一定的差别此外，根据XAFS测试，对石油中非卟啉Ni讨论.     

活性剂对轮古常渣Zeta电位的影响

通过ZetaPlus电位仪及90Plus粒度仪考察十二烷基磺酸钠(SDS)、椰子胺(CA)及油酸(OA)对轮古常渣(LGAR)zeta电位、胶粒粒度以及胶粒间电性斥力位能的影响.结果表明,三种活性剂对沥青质具有解缔作用,能使LGAR四组分分布、胶粒Zeta电位、电量、胶粒粒度和胶粒间电性斥力位能发生明显的变化;随着SDS和CA浓度的增加,胶粒Zeta电位、电量和胶粒间电性斥力位能先增大后减小,胶粒粒度先减小后增大,极值分别在活性剂质量分数为0.7%(SDS)和0.5%(CA)处;随着OA浓度的增加,胶粒Zeta电位、电量和胶粒间电性斥力位能持续增加,胶粒粒度持续减小;渣油沥青质胶粒间电性斥力的大小,是抑制沥青质缔合的一个重要因素.     

Fe/炭黑、Ni/炭黑催化剂对渣油加氢反应的影响

使用模型化合物在微型反应釜中研究了载体炭黑对渣油内部氢转移反应的影响。结果表明，炭黑可以明显地促进四氢萘到蒽的氢转移反应。使用等体积浸渍法制备了Fe/炭黑、Ni/炭黑催化剂并对Fe/炭黑催化剂进行了XRD、SEM表征，结果表明，金属硫化物附着在炭黑颗粒的表面，直径为1μm左右。在高压反应釜中研究了载体炭黑和以炭黑为载体的催化剂对克拉玛依常压渣油430℃加氢反应的影响，并于传统的水溶性分散型催化剂的抑焦性能进行了对比。 结果表明，Fe/炭黑、Ni/炭黑催化剂可以明显地抑制渣油加氢反应的生焦，水洗后的催化剂效果比未经水洗的催化剂抑制生焦的效果好；Ni/炭黑催化剂抑焦效果比Fe/炭黑催化剂好；Fe/炭黑催化剂比同等浓度的水溶性Fe催化剂抑焦效果好。对反应产物馏分的分析表明，Fe/炭黑催化剂可以有效地抑制渣油缩合生焦，同时在一定程度上抑制裂化反应。     

基于多肽自组装的人工金属酶

模拟酶,又称人工酶,是在分子水平上模拟天然酶活性部位的形状、大小及其微环境等结构特征的分子或分子聚集体。随着纳米科学和超分子技术的发展,构筑具有生物催化活性的超分子模拟酶已经成为科学研究和应用开发领域的热点。肽组装金属酶是以多肽分子为基本单元,在非共价作用力协同作用下形成的超分子组装体。相比其他功能性材料,肽人工金属酶的结构及生物化学性质更接近天然酶,其分子本身更利于修饰改造,且生物相容性和功能性较好,使其在模拟酶方面具有独特优势。本文总结了近年来通过多肽自组装构建人工金属酶的研究进展,重点综述了多肽组装模式、组装体微观结构、超分子结构、金属活性中心微环境以及pH值对模拟酶催化活性的影响。增加自组装微结构的稳定性、增加催化活性以及扩大由人工酶催化的反应类型是肽人工金属酶研究中的主要挑战。构筑更加稳定的肽自组装纳米结构及更加精确的活性中心以模拟天然酶的结构和活性中心是正确的策略。