刺激响应型肽自组装及其应用

肽自组装体由于具有结构稳定、易调控、生物相容性好、可生物降解等优点,在构筑新型材料及生物医药领域表现出了巨大潜力。本文介绍了肽自组装的概念、机理和应用,详细归纳了刺激响应型肽自组装的研究进展;按照刺激源的不同将刺激响应型肽自组装分为pH响应型肽自组装、温度响应型肽自组装、溶剂响应型肽自组装、光响应型肽自组装、超声波响应型肽自组装以及离子响应型肽自组装;列举了肽自组装在药物控释、脊髓损伤修复、仿酶催化、生物模板等领域的应用。最后,基于目前肽自组装存在的一些问题(如影响肽自组装结构的外界因素不易精准把控、自组装的研究与生命科学领域的交叉程度低等)对肽自组装的发展做了展望。     

嵌段共聚物自组装的研究进展

自组装是分子间通过非共价键相互作用自发组合形成的一类结构明确、稳定,同时具有某种特定功能或性能的分子聚集体或超分子结构的现象.嵌段共聚物不仅可以在本体中自组装,还能在溶液中自组装.本文综述了嵌段共聚物在溶液中自组装的规律及其主要影响因素,包括嵌段共聚物链段长度、选择性溶剂的性质、嵌段共聚物的浓度、溶液的pH值等;并介绍...     

肽类树枝状大分子:自组装胶束及药物释放研究

本文以三代聚谷氨酸肽类树枝状分子(G3-Glu)为大分子引发剂,引发N-羧基-L-苯丙氨酸-环内酸酐(NCA-Phe)的开环聚合反应,制备聚谷氨酸树枝状大分子-聚苯丙氨酸嵌段共聚物.嵌段共聚物通过自组装形成以聚苯丙氨酸链段为核,聚谷氨酸树枝状大分子为壳的胶束.将抗肿瘤药物阿霉素负载到高分子胶束中,研究其药物释放性能及体外抗肿瘤效果.结果表明,共聚物胶束具有良好的生物相容性.载药胶束具有药物缓释效果,药物持续释放时间可达60h.载药胶束的体外抗肿瘤实验表明其对肝癌细胞HepG2具有很好的杀灭效果,共培养48h后对癌细胞的杀死率可高达75%.     

聚肽接枝共聚物的自组装行为研究

Polymeric micelles of poly(γ-benzyl L-glutamate)(PBLG)-poly(ethylene oxide)(PEO) graft copolymer were prepared by the dialysis method in deionized water. Fluorescence spectroscopy, nuclear magnetic resonance(NMR) and transmission electron microscope(TEM) were used for the investigation of the self-assembly of PBLG-PEO graft copolymer. Fluorescence spectrosco0y measurements suggest that PBLG-PEO graft copolymer associates to form polymeric micelles in water. ^1H NMR measurements further prove that in aqueous medium PBLG-PEO graft copolymer could assemble into polymeric micelles with PBLG segments as the hydrophobic inner core and PEO segments as the hydrophilic shell. The results of the TEM observations show that the polymeric micelles of PBLG-PEO graft copolymer are almost spindly shaped, which are different from the morphology of the spherical micelles formed by PBLG-PEO block copolymer. Polymeric micelles formed by polypeptide copolymer have potential application as drug carrier in controlled-release delivery system.     

金电极表面上硫醇自组装的影响因素研究进展

本文综述了金表面上硫醇自组装的影响因素研究进展,包含表面预处理、电位控制、外加超声、微波和磁场、金属离子欠电位沉积和组装方式等几个方面。通过金表面上硫醇自组装影响因素的总结探讨,对硫醇单层的快速可控与重现构建具有重要的指导意义。     

聚肽-壳聚糖复合体系的自组装行为研究

以聚肽、壳聚糖为原料,制备复合纳米粒子,采用透射电镜、动态激光散射仪及Zeta电位分析仪、荧光光谱仪对制备成的聚肽-壳聚糖复合体系纳米粒子的形貌、粒径、Zeta电位及临界胶束浓度等自组装行为进行表征,结果表明:聚肽-壳聚糖复合体系纳米粒子是具有壳-核结构的球型粒子;纳米粒子平均粒径为240nm,粒径分布较均匀,稳定性较好;复合体系中聚肽的临界胶束浓度为4.55×10-4mg/mL.     

分子自组装研究进展

介绍了影响分子自组装过程的几个主要因素,包括组分及介质的选择、体系的热力学平衡、聚合物的自组装合成和聚合物聚集体的研究进展。     

胶原大分子自组装研究进展

胶原是人类最主要的结构蛋白,在体内通过自组装形成具有D带的纤维结构,构成人体的各种组织。胶原蛋白具有优异的生物相容性、生物可降解性、无毒性、低免疫性等特点,在材料科学、生物医学、组织工程、生物传感器等领域得到了越来越多的研究和应用。近年来,人们发现,通过合理调控外界环境,胶原蛋白在体外能自组装形成有序的超分子聚集结构,胶原蛋白在体外的自组装行为引起了研究者的广泛关注,逐渐成为研究的热点。本文概括了胶原的自组装机理、外界环境条件对胶原自组装的影响以及胶原自组装基复合材料等方面的工作。     

共聚物的自组装研究进展

自组装是分子间通过非共价键相互作用自发组合形成的一类结构明确、稳定,同时具有某种特定功能或性能的分子聚集体或超分子结构的现象。利用共聚物自组装技术可以制备高度有序介观形貌的功能材料,这些材料有望在生物医学、药物释放、智能材料等领域得到广泛的应用。研究表明,不同结构的共聚物的自组装行为和功能一般不同,同时环境条件,如温度、pH值等也对共聚物自组装行为有很大影响。本文从共聚物结构及外部环境条件两个方面综述了近几年来共聚物的自组装行为规律,并分析了相关自组装结构应用的研究进展。     

嵌段共聚物受限自组装的实验研究进展

嵌段共聚物有着丰富的相行为,在本体中会发生微相分离形成球形、柱形、双连续形和层状结构.当嵌段共聚物被限制在一定的空间几何中且空间几何特征尺寸与嵌段共聚物的平衡周期相近时,自组装过程会受到强烈的影响而形成与本体不同的自组装结构.本文从实验研究方面总结了限制因素和边界条件对嵌段共聚物受限自组装过程的影响,并指出了当前存在的一些问题以及今后的发展方向.     

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。     

Synthesis,Self-Assembly,and Cell Responses of Aromatic IKVAV Peptide Amphiphiles

Synthetic bioactive aromatic peptide amphiphiles have been recognized as key elements of emerging biomedical strategies due to their biocompatibility, design flexibility, and functionality. Inspired by natural proteins, we synthesized two supramolecular materials of phenyl-capped Ile-Lys-Val-Ala-Val (Ben-IKVAV) and perfluorophenyl-capped Ile-Lys-Val-Ala-Val (PFB-IKVAV). We employed UV-vis absorption, fluorescence, circular dichroism, and Fourier-transform infrared spectroscopy to examine the driving force in the self-assembly of the newly discovered materials. It was found that both compounds exhibited ordered π-π interactions and secondary structures, especially PFB-IKVAV. The cytotoxicity of human mesenchymal stem cells (hMSCs) and cell differentiation studies was also performed. In addition, the immunofluorescent staining for neuronal-specific markers of MAP2 was 4.6 times (neural induction medium in the presence of PFB-IKVAV) that of the neural induction medium (control) on day 7. From analyzing the expression of neuronal-specific markers in hMSCs, it can be concluded that PFB-IKVAV may be a potential supramolecular biomaterial for biomedical applications.     

肽超分子自组装:结构调控和功能化

生物分子自组装对生物体有重要意义,利用生物分子构筑具有功能性的有序组装体一直是人们关注的焦点.肽分子是一类重要的组装基元,肽的超分子自组装可形成多种纳米或微米尺度的结构,并可应用于能源、医药等领域.如何实现肽自组装结构的精准调控以及精准调控肽自组装实现功能化,是目前该领域面临的新挑战.肽的自组装是基于非共价键力的协同作用实现的,通过各种因素调节这些非共价键力的作用,是实现自组装结构调控和功能化的关键.虽然自组装结构调控可以通过改变外部环境调控,但是通过精确分子设计、组装基元分子间的相互作用调控可以更好地实现结构的精准调控;并有利于进一步通过引入功能性分子作为组装基元,实现自组装体的功能化.本文将针对肽自组装体的结构调控以及功能化两个方面对相关研究进行综述.     

A Rapid Self-Assembly Peptide Hydrogel for Recruitment and Activation of Immune Cells

Self-assembly peptide nanotechnology has attracted much attention due to its regular and orderly structure and diverse functions. Most of the existing self-assembly peptides can form aggregates with specific structures only under specific conditions and their assembly time is relatively long. They have good biocompatibility but no immunogenicity. To optimize it, a self-assembly peptide named DRF3 was designed. It contains a hydrophilic and hydrophobic surface, using two N-terminal arginines, leucine, and two c-terminal aspartate and glutamic acid. Meanwhile, the c-terminal of the peptide was amidated, so that peptide segments were interconnected to increase diversity. Its characterization, biocompatibility, controlled release effect on antigen, immune cell recruitment ability, and antitumor properties were examined here. Congo red/aniline blue staining revealed that peptide hydrogel DRF3 could be immediately gelled in PBS. The stable β-sheet secondary structure of DRF3 was confirmed by circular dichroism spectrum and IR spectra. The observation results of cryo-scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and atomic force microscopy demonstrated that DRF3 formed nanotubule-like and vesicular structures in PBS, and these structures interlaced with each other to form ordered three-dimensional nanofiber structures. Meanwhile, DRF3 showed excellent biocompatibility, could sustainably and slowly release antigens, recruit dendritic cells and promote the maturation of dendritic cells (DCs) in vitro. In addition, DRF3 has a strong inhibitory effect on clear renal cell carcinoma (786-0). These results provide a reliable basis for the application of peptide hydrogels in biomedical and preclinical trials.     

纳米材料的自组装研究进展

本文主要评述了近年来纳米材料自组装的研究进展，即对以纳米材料(包括零维的纳米粒子和一维的纳米管/线)为单元而开展的自组装方面的工作进行了介绍。将纳米材料自组装为各种尺度的有序结构会产生更优异的整体的协同性质，这对于以纳米材料为基础而构筑的微纳米器件有着重要的意义。由于目前纳米材料的研究主要集中在零维和一维体系，因此，本文分别就此两种体系的自组装行为进行了评述。具体内容包括：单分子层薄膜修饰的无机纳米粒子的自组装、大分子修饰的无机纳米粒子的自组装、未被修饰的无机纳米粒子的自组装；表面张力及毛细管力诱导的一维纳米材料的自组装、模板诱导的一维纳米材料的自组装、静电力诱导的一维纳米材料的自组装。     

刚棒-线团分子的自组装研究进展

超分子化学领域的自组装研究是近年来研究的热点,对这种由一种或多种结构单元自发聚集而成具有一定尺寸和结构的过程研究已经取得了重大进展.以亲水基团和亲脂基团为主要构成单元的两亲性分子在自组装领域中的表现优异于其他分子,其亲水的刚性棒状基团和疏水的柔性线团基团通过不同方法共同构成了各种类型的刚柔两亲性分子,而在水溶液中自组装...     

氢键复合物自组装性质的研究

超分子复合物体系因近年来发展较快及应用范围广而颇具吸引力。作为形成超分子复合物的主要手段,氢键自组装对于高分子聚合材料以及生命科学等领域有着重要的意义。本文根据氢键的多重性及不同氢键的缔合方式对氢键复合物进行分类,并对氢键自组装复合物的性质和研究状况作了综述,同时介绍了本研究组在此方面的理论研究工作。     

Proapoptotic Peptide Brush Polymer Nanoparticles via Photoinitiated Polymerization-Induced Self-Assembly

Herein, we report the photoinitiated polymerization-induced self-assembly (photo-PISA) of spherical micelles consisting of proapoptotic peptide–polymer amphiphiles. The one-pot synthetic approach yielded micellar nanoparticles at high concentrations and at scale (150 mg mL⁻¹) with tunable peptide loadings up to 48 wt. %. The size of the micellar nanoparticles was tuned by varying the lengths of hydrophobic and hydrophilic building blocks. Critically, the peptide-functionalized nanoparticles imbued the proapoptotic “KLA” peptides (amino acid sequence: KLAKLAKKLAKLAK) with two key properties otherwise not inherent to the sequence: 1) proteolytic resistance compared to the oligopeptide alone; 2) significantly enhanced cell uptake by multivalent display of KLA peptide brushes. The result was demonstrated improved apoptosis efficiency in HeLa cells. These results highlight the potential of photo-PISA in the large-scale synthesis of functional, proteolytically resistant peptide–polymer conjugates for intracellular delivery.     

环糊精相关的超分子自组装最新进展

对基于环糊精的超分子自组装的最新研究进展作了综述.详细介绍了环糊精为轮、高分子为轴的聚轮烷的制备及其修饰的方法,同时还介绍了无高分子参与的环糊精的超分子自组装高分子化合物的制备.并且对这些超分子在智能材料、生物医药和聚合催化等方面的应用进行了介绍.     

基于横向分子间氢键的棒-线型分子自组装研究进展

棒-线(Rod-Coil)型分子的合成及其自组装行为研究是当前超分子材料研究领域的重要研究方向. 与传统的柔性(Coil-Coil)型嵌段聚合物和Rod-Coil型嵌段聚合物相比, Rod-Coil型分子表现出不同的相行为、自组织特性和微结构, 可以自组装形成多种纳米结构. 研究结果显示, 横向分子间氢键是Rod-Coil型分子自组装形成液晶相和(或)有机凝胶等自组装体的主要驱动力. 主要介绍目前文献报道的横向分子间氢键驱动下的Rod-Coil型分子自组装.