分子自组装单层膜的表面浸润性研究现状和展望

立足于分子自组装单层膜的制备及结构, 讨论了分子自组装单层膜的头基基团与基底的作用机理、 主链与环境的温度依赖关系, 特别是其端基基团的化学性质及构象对表面浸润行为的影响. 重点讨论了分子自组装单层膜的端甲基基团对表面能的贡献、 极性端基基团与水分子之间的相互作用以及自组装单层膜表面的分子尺寸粗糙度对表面浸润的影响. 最后, 基于理论和实验基础对以上问题提出新的认知与看法, 并对未来该领域发展的机遇与挑战进行了展望.     

基于多肽和蛋白质的水凝胶研究进展

基于多肽和蛋白质的水凝胶体系作为生物材料的一个重要种类,受到了广泛关注,近年来更得到了长足的进步。其凝胶化的机制既可以是侧基之间的物理组装和聚集,也可以是反应性残基之间的可控化学反应。两者协同作用可进一步促进其功能改性。多肽和蛋白质独有的生物活性及其结构和功能上的多样性和可调性为生物材料的发展提供了诸多可能,展现出广泛的应用前景。本文对基于多肽和蛋白质的水凝胶的设计、制备和应用等研究进展进行了简要的介绍与总结,并对该领域的进一步发展进行了展望。     

基于纳米材料自组装的传感器在生化分析中的应用研究进展

纳米材料可以通过自组装技术可控地形成具有不同空间结构的材料,该技术使其及其自组装体在多种生化物质（如蛋白质、多肽、DNA等）和金属离子的超灵敏检测中具有重要应用。本文对基于半导体量子点、贵金属纳米材料和碳基纳米材料自组装体系的传感器在生化分析中的应用进行了总结。     

溶液自组装法构筑超分子杂化功能材料

以Anderson型多金属氧酸盐(POM)为构筑单元,通过共价键的方式将两个胆固醇分子连接到POM两端,制备了一种具有胆固醇-多金属氧酸盐-胆固醇结构的杂化分子,其在本体中通过自组装形成有序的六棱柱状结构。杂化分子的POM核在N,N-二甲基甲酰胺中具有良好的溶解性,而其胆固醇端基在甲苯中具有适当的溶解性。在甲苯体积分数为85.7%的条件下,杂化分子通过POM核与其胆固醇端基溶解性的差异、胆固醇端基之间较强的范德华力和POM核之间较强的相互静电作用力,可以自组装形成不同尺度的有序纤维结构,其相互缠绕最终形成典型的三维网状结构。在纤维结构中,杂化分子通过胆固醇层与POM层相互交替排列,在透射电镜表征中形成了明暗交替的层状精细结构。本研究工作在纳米材料的设计、组装和应用方面具有潜在的应用价值。     

QCM-D研究蛋白质与多糖的相互作用

应用具有耗散因子功能的石英晶体微天平（QCM-D）检测了多糖多层膜的构筑过程以及蛋白质在多层膜上的吸附行为。 研究结果表明,通过层层组装的方法,可以实现多糖卡拉胶多层膜的构筑,并且随着卡拉胶电荷密度的增加,其组装量减少。 研究了牛体血清蛋白(BSA)在卡拉胶上的吸附行为。 结果发现,BSA的吸附行为强烈地依赖于卡拉胶的电荷密度和基体的粗糙度。 通过QCM-D实时监测了BSA在卡拉胶上的动力学吸附曲线,同时根据ΔD值推测了BSA在不同的基底表面上所形成的结构及吸附行为。     

分子工程学

分子工程学以体系的功能为导向,在分子水平上进行结构设计与施工,探索功能、结构与合成三者之间的关系原理,发展合成、制备与组装方法学,研究结构基元本征性质和构效关系。本文讨论了建设分子工程学这一新学科的重要性,介绍了自发单层分散原理与CO吸附剂、纳米结构光电功能体系、金属纳米簇基催化剂、表面分子多孔网络的精确可控组装以及功...     

血红蛋白/纤维素季铵盐层层组装膜直接电化学及其生物传感研究

蛋白质与电极间的直接电子交换可以为生物活体内蛋白质的电子转移机制提供模型,同时也为构筑新型的生物传感器奠定基础~([1]).层层组装技术是近年来兴起的构建蛋白质多层薄膜的方法,此技术构建生物电化学传感器主要依靠聚阳离子与生物阴离子的静电引力在电极表面形成有序的多层薄膜~([2]).周金平等将纤维素与3-氯-2-羟丙基三甲基进行反应合成了一种新型的纤维素季铵盐~([3]),它是一种聚阳离子电解质.而通过pH的调节可使血红蛋白带上不同的电核~([4]).基于血红蛋白和纤维素季铵盐之间的静电引力,通过层层组装技术将血红蛋白和纤维素季铵盐逐层固定在玻碳电极表面,形成了有序排列的多层薄膜并实现了血红蛋白的直接电化学,在此基础上制备了H_2O_2无中继体电化学传感器.     

基于蛋白质分子自组装体系的构建

蛋白质是一类功能丰富、结构独特的生物大分子,具有高度的自组装特性。氨基酸通过酰胺键形成序列确定的肽链,是蛋白质的基本构成单元。肽链通过弱相互作用控制肽链折叠以及蛋白质高级结构的形成。同时,蛋白质是一种来源丰富、生物可降解以及生物相容性可再生资源,利用蛋白质的自组装特性构建具有生物功能的可控自组装体系是纳米科学、材料科学以及生物医学等学科潜在的研究课题之一。本文从分子科学的角度解析了蛋白质三维结构的自组装特性,进一步探讨蛋白质热变性后自组装、金属诱导的蛋白质自组装、蛋白质与高分子的自组装以及蛋白质杂化体的自组装。旨在进一步认识和理解蛋白质的自组装特性,并为设计和构建结构可控及功能独特的自组装体系提供思路。     

仿病毒衣壳自组装体及其生物医学应用

仿病毒衣壳结构自组装体具有重要的基础研究和应用价值,是化学、材料、生物医学等多学科前沿交叉领域.本文从天然病毒衣壳的基本结构和特征出发,立足于从结构仿生到功能仿生的角度,综述了以天然病毒衣壳蛋白质和人工合成材料为组装基元构建仿病毒衣壳自组装体的策略,及其形态结构的调控和功能优化等.重点论述了近年来合成肽类分子在仿病毒衣壳自组装体结构和功能方面的进展.同时,就仿病毒衣壳自组装体在药物控释、基因传递等生物医学领域的应用也做了论述.     

由聚电解质自组装多层膜制备微孔薄膜

带有相反电荷的聚电解质通过静电作用交替沉积可以得到自组装多层膜,由于这种技术可操作性强,用途广泛,近十几年来已有了大量的研究．聚电解质多层膜在一定条件下可以形成纳米孔和微米孔．Fu等研究了聚丙烯酸和聚乙烯基吡啶组成的氢键自组装多层膜在碱溶液中溶去其中的聚丙烯酸后,剩下的聚乙烯基吡啶重构形成微孔薄膜．Mendelsohn等发现将聚丙烯酸和聚烯丙基胺自组装而成的多层膜浸入pH=2．4左右的溶液中可制备微孔薄膜．但这些方法并不能使强聚电解质多层膜形成多孔结构。     

诱导配体：蛋白质组装新策略

近年来,分子自组装的研究特别关注应用复杂组装基元模拟体内复杂的生命过程.其中,利用蛋白质作为组装基元构筑组装体的相关研究有助于进一步了解生命相关的自组装,并进一步揭示生命过程的调控机制.然而,由于蛋白质组装基元自身的结构复杂性和构象多样性等特点,具有规则结构的人工蛋白质组装体仍然难以构建.本文将回顾和总结本课题组近年来所提出的诱导配体蛋白质组装新策略.首先简要叙述文献中蛋白质组装方向的研究进展,继而介绍诱导配体策略产生的背景和主要思路,重点讨论利用诱导配体策略获得的蛋白质组装体的结构、形貌及功能,最后展望该策略的发展前景.     

超支化偶氮大分子重氮盐静电层-层自组装膜的制备及光响应性研究

利用超支化偶氮大分子重氮盐作为聚阳离子,与聚阴离子PSSA进行静电层-层自组装,通过紫外光谱、椭偏仪和原子力显微镜等对体系自组装过程及自组装膜的表面形貌进行了表征.在线偏振488nmAr+激光的作用下,自组装多层膜可产生明显的光致二向色性,其取向有序度约为0.02.在干涉的Ar+激光作用下,多层膜表面可形成规则的表面起伏光栅结构.     

层层自组装聚电解质膜光纤传感器的制备和应用

在过去几十年中,光纤的应用已经渗透到多个学科领域。光纤的抗电磁干扰、可远程监控、多重监测、体积小及质量轻等特点,使其在传感器研究领域备受关注。聚电解质层层自组装膜构建的光纤传感器自2000年诞生以来,已快速发展成为传感器领域新的研究热点。该类光纤传感器在微量物质的监测方面具有广泛的应用前景。本文从光纤和光纤传感器优点出发,总结了基于层层自组装多层膜的光纤传感器种类、性能、检测原理以及相应的光纤结构和自组装材料;进而结合作者已做的相关工作,论述了在光纤基底上的聚电解质层层自组装及基于自组装膜的光纤传感器的测试;重点综述了近十年层层自组装膜的光纤pH传感器、湿度传感器、气体传感器、生物传感器及其他类型的光纤传感器的制备与应用,并展望了今后聚电解质层层自组装多层膜光纤传感器的发展。     

层状双金属氢氧化物基光催化剂的研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)具有组分可调、层板金属离子高度分散、层间阴离子可交换、拓扑转变等特性,使其可作为理想的光催化剂、催化剂载体或前驱体。作为一种新型多功能材料,LDHs基光催化剂在环境净化、能源储备、工业催化和生物医学等多个领域广泛应用。但是,选择合适的路径进一步优化LDHs基光催化剂的性能,以实现太阳能的高效利用及催化反应过程的高转化率和高选择性仍然具有很大的挑战性。本文依据LDHs的结构特点及活性组分引入方式,将LDHs基光催化剂的制备方法总结归纳为主体层板构筑法、客体插层敏化法、剥离层层组装法、复合材料杂化法四类,详细介绍了不同制备方法对光催化性能的影响,综述其最新研究进展;并结合LDHs基光催化材料的应用,介绍其光催化行为和机理;最后,对LDHs基光催化剂的应用前景进行分析和展望。     

基于固体核磁共振方法的蛋白质组装体三维结构解析

蛋白质组装体广泛存在于生物体内,具有相关生物学功能或与人类的重要疾病密切相关。蛋白质组装体分子量大,通常难以溶解和结晶,限制了常用的结构研究手段如X射线晶体学和液体NMR等在其高分辨三维结构解析中的应用。固体核磁共振技术(ssNMR)在难溶、非结晶样品的三维结构解析中具有独特的优势,尤其随着固体NMR硬件包括高场磁体和高性能的探头、固体NMR多维脉冲实验技术和样品制备技术特别是同位素标记技术的快速发展,固体NMR已经成为了蛋白组装体三维结构解析的重要手段。在样品制备方法方面,强调了样品制备条件的优化对得到构象均一样品的重要性,以及丰富的同位素标记方法的使用对固体NMR谱图分辨率提高的重要作用。同时多种脉冲序列如质子驱动自旋扩散技术(PDSD),偶极辅助旋转共振技术(DARR),质子辅助重偶技术(PAR)或转移回波双共振技术(TEDOR)等的建立和发展为结构约束条件收集提供了基本的技术方法。此外,固体NMR与其它实验技术如扫描透射电镜(STEM),冷冻电镜(Cryo-EM)等和理论模拟方法的联用能显著地提高固体NMR的能力,从而能解析分子量更大、结构更复杂的蛋白质组装体的三维结构。本文以Aβ纤维和T3SS针状体的三维结构解析为例介绍固体NMR在蛋白质组装体结构研究的最新实验方法,重点介绍最新的距离约束条件获取的实验方法进展,以及固体NMR与其它实验和理论模拟研究手段的联用在蛋白质组装体结构解析上的最新进展,期望有助于读者对固体NMR技术在蛋白质组装体的三维结构解析方面的研究进展有所了解。     

纳米自组装聚电解质超薄多层膜

相反电荷的聚电解质在溶液中通过静电相互作用自组装形成超薄多层膜，这种膜的结构可实现分子水平上的控制。就其复合、结构及其影响因素、以及应用进行了概述。     

层状双金属氢氧化物基光催化剂研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)具有组分可调、层板金属离子高度分散、层间阴离子可交换、拓扑转变等特性,使其可作为理想的光催化剂、催化剂载体或前驱体。作为一种新型多功能材料,LDHs基光催化剂在环境净化、能源储备、工业催化和生物医学等多个领域广泛应用。但是,选择合适的路径进一步优化LDHs基光催化剂的性能,以实现太阳能的高效利用及催化反应过程的高转化率和高选择性仍然具有很大的挑战性。本文依据LDHs的结构特点及活性组分引入方式,将LDHs基光催化剂的制备方法总结归纳为主体层板构筑法、客体插层敏化法、剥离层层组装法、复合材料杂化法四类,详细介绍了不同制备方法对光催化性能的影响,综述其最新研究进展;并结合LDHs基光催化材料的应用,介绍其光催化行为和机理;最后,对LDHs基光催化剂的应用前景进行分析和展望。     

胶体颗粒在聚电解质多层膜表面的可控组装

利用原子力显微镜和扫描电子显微镜研究了磺化聚苯乙烯胶体颗粒在由聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠层状自组装而成的多层膜表面的组装.该组装受表面性质影响,通过对多层膜的最外层的组装条件或利用盐溶液对多层膜进行后处理可以控制胶体颗粒在膜表面的组装密度.     

蛋白质直接电化学研究及其应用

蛋白质直接电化学研究在生物电化学中具有重要地位,对于蛋白质结构．功能研究、蛋白质电子传递过程的热力学和动力学研究都有着重要意义,而且是研制第三代电化学生物传感器的基础。本文对在裸电极、分子自组装修饰电极和模拟生物膜修饰电极上进行蛋白质直接电化学的研究及相关应用进行简要综述。     

蛋白质直接电化学研究及其应用

蛋白质直接电化学研究在生物电化学中具有重要地位,对于蛋白质结构-功能研究、蛋白质电子传递过程的热力学和动力学研究都有着重要意义,而且是研制第三代电化学生物传感器的基础。本文对在裸电极、分子自组装修饰电极和模拟生物膜修饰电极上进行蛋白质直接电化学的研究及相关应用进行简要综述。