蒽衍生物自组装膜的制备及其对金属离子的识别作用

本文制备了石英基片表面的蒽甲基胺自组装膜，荧光光谱测试结果表明该膜在450～500 nm波段产生较强的excimer发射峰，这应与成膜分子的有序排列加强了蒽环间的相互作用有关。利用该自组装膜通过固/液界面相互作用实现了Zn^Ⅱ和Ag^Ⅰ的荧光识别。不同金属离子与膜分子结合对蒽环排列产生的不同影响是实现识别的主要机制。     

蛋白质自组装及分析应用

蛋白质分子自组装广泛存在于真核及原核细胞中,对维持生命体系正常运转、促进生命体进化至关重要。本文重点介绍了淀粉样纤维蛋白的基本特性、蛋白错误折叠循环扩增技术的研究背景、原理及其在生物活性物质检测上的应用,并对蛋白纳米材料的制备及其在生物分析、细胞成像等方面的研究进展进行了评述。     

阴离子协同组装折叠体

折叠体研究的目的是设计、合成和表征具有折叠结构的人工合成寡聚物,这些折叠体的折叠结构和自然界中的生物大分子如蛋白质的结构相似但不雷同。折叠体的研究发展为分子识别特别是阴离子识别提供了一个简单而非常有效的工具。本综述将主要介绍近几年国内外关于阴离子协同组装的折叠体的研究进展,探讨了折叠体和阴离子的相互作用规律。     

折叠链聚酯脲的合成与表征及其自组装行为研究

利用四甲基胍促进二羧酸与二溴代化合物的高效酯化聚合反应,设计、合成了一种新型手风琴式折叠链结构的聚酯脲.具有特殊结构的单体分别是4,4′-二羧基二苯基脲和3,5-二(溴代烷氧基)-苯甲酸酯,因此得到的聚酯脲具有类似接枝共聚物的结构.通过核磁氢谱(~1H-NMR)和傅里叶红外光谱(FTIR)对聚酯脲的结构及分子量进行了表征,结果显示,得到了分子量接近2×10~4的聚酯脲.通过核磁跟踪研究聚合反应动力学,结果表明,聚合反应速度与二溴单体的烷基链长度有关,二溴单体的烷基链较长时,聚合速率较慢.热重分析(TGA)结果显示,这种聚酯脲具有良好的热稳定性;由示差扫描量热(DSC)测试结果获知聚酯脲的熔融温度为57°C,表明它具有结晶性.脲基之间的氢键作用和苯环产生的π-π相互作用驱动这种聚酯脲在溶液中进行自组装.通过透射电子显微镜(TEM)研究聚酯脲的自组装行为,结果表明,该聚酯脲在氯仿和甲醇的混合有机溶剂中,静置4 h后,组装成片层结构;继续静置到3天后,形成了稳定的囊泡结构的聚集体,囊泡壁厚度约7 nm,接近折叠链宽度的预测值;小角X射线(XRD)测试结果表明聚酯脲是有序结构,进一步证实了合成的聚酯脲具有折叠链构象.     

LBL自组装技术及自组装生物功能膜结构

主要介绍近几年发展的用于生物大分子自组装功能膜的三种逐层（LBL）自组装技术与制备方法,酰胺化反应自组装技术、生物分子的特异识别自组装技术、分子沉积自组装技术;同时总结了自组装功能膜的结构、特性的表征方法,主要有AFM、TEM、循环伏安法、石英晶体微天平（QCM）技术、UV/VIS、XPS方法等。     

金属表面自组装缓蚀功能分子膜*

本文总结了近年来自组装单分子膜技术在金属腐蚀与防护领域中的应用,重点介绍了几类比较成熟的自组装体系,评价了几种常用的表征技术,概括了近年来本课题组在该研究领域中的一些成果,并对自组装技术今后的发展作了预测。     

肽类自组装研究进展*

近年来,多肽自组装因其结构多样性及在生命科学领域中良好的应用前景而逐渐成为人们研究的热点。本文总结了目前国内外多肽自组装方面的研究进展,并对肽类自组装形成的多种形态结构进行了介绍,同时也就自组装机制和影响因素进行了分析和探讨。     

高中化学新教材中超分子、分子识别和自组装的解读和拓展

超分子是两种或两种以上分子通过非共价键作用形成的分子聚集体,是化学前沿研究的重要内容。2020年,超分子、分子识别和自组装等内容首次走进中学化学教材。解读了新教材中超分子、分子识别和自组装相关内容,并进行了拓展和延伸,为教师深度备课和学生深度学习提供资源,以达到培养学生学习兴趣和学科核心素养的目的。     

蛋白质折叠类型的分类建模与识别

蛋白质的氨基酸序列如何决定空间结构是当今生命科学研究中的核心问题之一. 折叠类型反映了蛋白质核心结构的拓扑模式, 折叠识别是蛋白质序列-结构研究的重要内容. 我们以占Astral 1.65序列数据库中α, β和α/β三类蛋白质总量41.8%的36个无法独立建模的折叠类型为研究对象, 选取其中序列一致性小于25%的样本作为训练集, 以均方根偏差(RMSD)为指标分别进行系统聚类, 生成若干折叠子类, 并对各子类建立基于多结构比对算法(MUSTANG)结构比对的概形隐马尔科夫模型(profile-HMM). 将Astral 1.65中序列一致性小于95%的9505个样本作为检验集, 36个折叠类型的平均识别敏感性为90%, 特异性为99%, 马修斯相关系数(MCC)为0.95. 结果表明: 对于成员较多, 无法建立统一模型的折叠类型, 基于RMSD的系统分类建模均可实现较高准确率的识别, 为蛋白质折叠识别拓展了新的方法和思路, 为进一步研究奠定了基础.     

基于过渡金属离子与三联吡啶的配位作用构筑全共轭层-层 自组装超薄功能膜

本文利用所合成的4'-（4''-重氮基）苯基-（2,2':6',2'）-三联吡啶氟硼酸盐（Diazo-tpy）在紫外光照射下的光分解反应特性,实现三联吡啶基团与基片之间形成共轭价键连接,这不仅提高了自组装膜的稳定性,而且降低了载流子在两者之间传输时的阻抗;在此基础上,通过两端含三联吡啶的直线型配体1,4-二-(2,2':6',2'-三联吡啶)基苯（Bi-tpy）与四种过渡金属离子（Mtn+：Pt4+、Ru3+、Rh3+、Pd2+）之间的配位作用,通过层－层自组装制备了全共轭金属－有机自组装超薄功能膜。由紫外-可见光谱跟踪自组装过程证明了自组装过程的成功实现,还分析了金属离子的种类对自组装的影响规律。光电转换测试表明Bi-tpy/Ru3+自组装膜要比Bi-tpy/ Pt4+具有更明显的光电转换性能;同时,由于缺陷与阻抗随层数的增加而增大的原因,在自组装6层时光电流达到最大值。这为我们设计新型光电转换器件提供参考依据。     

Superhydrogels of Nanotubes Capable of Capturing Heavy‐Metal Ions

Self‐assembly regulated by hydrogen bonds was successfully achieved in the system of lithocholic acid (LCA) mixed with three organic amines, ethanolamine (EA), diethanolamine (DEA), and triethanolamine (TEA), in aqueous solutions. The mixtures of DEA/LCA exhibit supergelation capability and the hydrogels consist of plenty of network nanotubes with uniform diameters of about 60 nm determined by cryogenic TEM. Interestingly, the sample with the same concentration in a system of EA and LCA is a birefringent solution, in which spherical vesicles and can be transformed into nanotubes as the amount of LCA increases. The formation of hydrogels could be driven by the delicate balance of diverse noncovalent interactions, including electrostatic interactions, hydrophobic interactions, steric effects, van der Waals forces, and mainly hydrogen bonds. The mechanism of self‐assembly from spherical bilayer vesicles into nanotubes was proposed. The dried hydrogels with nanotubes were explored to exhibit the excellent capability for capturing heavy‐metal ions, for example, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, and Hg²⁺. The superhydrogels of nanotubes from the self‐assembly of low‐molecular‐weight gelators mainly regulated by hydrogen bonds used for the removal of heavy‐metal ions is simple, green, and high efficiency, and provide a strategic approach to removing heavy‐metal ions from industrial sewage.     

含蒽双三联吡啶化合物的合成及其对金属离子的荧光识别性能

以蒽,醋酸,溴化氢,1,3,5-三聚甲醛,N,N,N-三甲基-1-十四烷基溴化铵,双(2-吡啶基甲基)胺,三乙胺等为原料,合成了含蒽的双三联吡啶化合物,其结构经¹H NMR、 ¹³C NMR和HR-MS表征。目标产物中含有双三联吡啶结构,可以与金属离子之间具有较强的螯合作用,从而改变原来目标化合物的光学性质,尤其是其荧光性能。实验结果表明：体系中随着Zn²⁺、Ag⁺和Mn²⁺浓度不断增大,含蒽双三联化合物荧光强度不断增强;Cu²⁺、Co²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Na⁺、Fe³⁺、Ni²⁺均随着浓度的增大,含蒽双三联化合物荧光强度不断减弱。在此基础上,运用荧光光谱法能高灵敏度的检测痕量金属离子。      

环肽对金属离子的识别作用

将多肽链环化,进行构象限定,是改善肽的生物稳定性和生理活性的重要途径之一。近年来,以环肽为模型研究生物大分子和金属离子相互作用,模拟生物分子对金属离子的特异选择性逐渐引起人们的关注。本文从金属离子的不同类型出发,介绍了环肽对碱金属和碱土金属、过渡金属（Cu,Zn和Ni）、重金属、镧系金属离子识别作用的研究进展;重点讨论了环肽的环化结构对金属离子亲合力和选择性的影响;并简要评述了环肽识别作用研究所面临的挑战和运用前景。     

用于识别金属离子的超分子荧光/磷光传感器*

本文总结了近年来用于金属离子识别的超分子荧光/磷光传感器的研究工作进展,着重介绍了光诱导电子转移及单体-激基缔合物体系在金属离子识别中的应用.     

Coordination‐Driven Folding and Assembly of a Short Peptide into a Protein‐like Two‐Nanometer‐Sized Channel

Short peptide helices have attracted attention as suitable building blocks for soft functional materials, but they are rarely seen in crystalline materials. A new artificial nanoassembly of short peptide helices in the crystalline state is presented in which peptide helices are arranged three‐dimensionally by metal coordination. The folding and assembly processes of a short peptide ligand containing the Gly‐Pro‐Pro sequence were induced by silver(I) coordination in aqueous alcohol, and gave rise to a single crystal composed of polyproline II helices. Crystallographic studies revealed that this material possesses two types of unique helical nanochannel; the larger channel measures more than 2 nm in diameter. Guest uptake properties were investigated by soaking the crystals in polar solutions of guest molecules; anions, organic chiral molecules, and bio‐oligomers are effectively encapsulated by this peptide‐folded porous crystal, with moderate to high chiral recognition for chiral molecules.     

含席夫碱基二茂铁-蒽二元化合物的合成及其阳离子多信号识别

合成了一种含席夫碱基团的二茂铁-蒽二元化合物1, 并研究了其金属离子识别时紫外-可见光谱, 荧光光谱及电化学变化. 在各种金属离子中, 1 对Cr³⁺, Cu²⁺及Hg²⁺显示出多种信号响应识别: 1 位于407 nm 的Fe(II)→Cp 的荷移光谱发生约100 nm 红移, 且颜色由黄色变为红色, 同时使其Fe(III)/Fe(II)电位向阳极移动. 同时, 荧光光谱表明1 仅对Cr³⁺显示荧光增强效应.     

A Simulated Annealing Algorithm for Training Empirical Potential Functions of Protein Folding

In this paper are reported the local minimum problem by means of current greedy algorithm for training the empirical potential function of protein folding on 8623 non-native structures of 31 globular proteins and a solution of the problem based upon the simulated annealing algorithm. This simulated annealing algorithm is indispensable for developing and testing highly refined empirical potential functions.     

聚苯胺及其复合物对重金属离子的高效吸附性能

基于国外最新文献,系统总结了近年来聚苯胺及其复合物的制备方法及其重金属离子吸附性能,重点分析了吸附性能特征,指出聚苯胺及其复合物具有吸附下限浓度低、达到吸附平衡快以及解吸附性能优异等特点.填充有聚苯胺颗粒的吸附柱在动态处理初始浓度为83 ng/L的汞离子溶液时,经一次吸附与解吸循环操作后,汞离子的富集倍数可达120倍.应用于冷原子吸收光谱的待测样品的浓缩与富集,可以将汞的测试下限拓展到0.05 ng/L.聚苯胺及其复合物在痕量重金属离子的高效富集与灵敏探测等方面展示了广阔的应用前景.