固相合成法制备组氨酸-苯丙二肽及其自组装研究

本文以组装性能良好的苯丙氨酸二肽(FF)为母体分子,用组氨酸对其进行化学修饰,通过多肽固相合成法合成了组氨酸-苯丙二肽(HisFF)凝胶因子。合成的HisFF分子通过质谱(MS)、核磁共振(NMR)和液相色谱(HPLC)方法测试确定精确的结构和纯度。HisFF聚集体的形貌结构通过透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观察。HisFF分子在甲苯、氯仿和乙酸乙酯溶剂中形成凝胶强度不同,TEM实验结果表明纤维强度和聚集形态影响其凝胶的强度。组氨酸-苯丙二肽在多种溶剂中,通过不同组装方法可以组装成各种各样的纳米结构。例如,HisFF在丙酮、甲醇和乙酸乙酯溶剂中可组装成纳米颗粒、纳米管和螺旋状纳米纤维;组氨酸-苯丙二肽先经HFIP溶解再通过溶剂稀释后,可得到不同直径的纳米纤维。但是在四氢呋喃、乙醇和乙腈溶剂中,两种方法组装的形貌几乎无变化。     

一类Fmoc保护二肽醇类凝胶因子的合成与凝胶化研究

合成了一类Fmoc保护二肽凝胶因子(Fmoc-Lys(Fmoc)-Tyr-OR, R=＝Me, Et, Hex),, 并通过加热溶解-冷却静置方法测试了其凝胶性能。. 它们可在多种脂肪醇类溶剂中形成有机凝胶,, 并且具有热可逆性。. 通过透射电镜发现,, R为Me的凝胶因子在正己醇中可自组装成纳米级纤维状结构,, 相互交织使溶剂得以固定形成半透明凝胶,, 而在正丙醇中则倾向自组装成多刺球状,, 形成不透明白色凝胶。. IR及荧光光谱分析结果表明氢键与π-π stacking作用参与了其凝胶化自组装,, 同时氢键在凝胶态的强度较其固态时降低。. 该结果也从XRD数据中得以进一步证实。     

Fmoc和Boc双取代赖氨酸环二肽的合成及其凝胶化性能研究

以Boc-Lys(Cbz)-OH为原料首先合成出赖氨酸环二肽, 进而再分别与Fmoc-OSu和(Boc)₂O反应得到Fmoc和Boc双取代赖氨酸环二肽. 发现这两种赖氨酸环二肽衍生物在常见醇类、甲苯和氯代溶剂中能形成稳定的热可逆凝胶, 最低凝胶化浓度(MGC)范围为1%～5% (w). 凝胶的储存模量均高于损耗模量, 并且复合粘度在频率扫描范围内呈线性降低趋势. 电镜分析表明, 凝胶因子在不同溶剂中可自组装成微纳米纤维网络结构, 纤维直径越细, 凝胶透明度越高. 红外和荧光光谱分析表明在自组装的过程中氢键主要在甲苯和氯代溶剂中发挥驱动力的作用, π-π堆积主要在醇类溶剂中起作用. 核磁氢谱测试表明来自凝胶因子骨架上酰胺和侧链上氨酯基中的氢键共同参与了凝胶化过程.     

苯丙氨酸衍生物手性凝胶的制备及其应用

手性超分子凝胶材料在传感器、人工触角、药物缓释、细胞培养等领域表现出潜在的应用前景。本文合成了一种新型的含偶氮苯官能团的D/L苯丙氨酸手性凝胶因子ALP和ADP,具有对称且完全相反的手性信号。该凝胶因子在多种有机溶剂和水混合溶剂中均可形成稳定的淡黄色凝胶,其中在DMSO和水混合溶剂中表现出最优的成凝胶性能,临界成胶浓度可达2.0mg/mL,表明该手性凝胶因子具有良好的成凝胶性能。手性凝胶可对热、光、pH等外界环境刺激产生响应,并伴有宏观上的凝胶-溶胶相互转变。手性凝胶因子自组装形成了不同螺旋纳米纤维结构,并发现L型手性纳米纤维相对于D型手性纳米纤维对细胞具有更好的粘附与增殖效果。     

苯丙氨酸二肽类分子自组装:分子设计、结构调控与材料应用

近年来,苯丙氨酸二肽类分子的自组装研究受到了广泛关注,已成为超分子化学、生物材料科学研究的前沿领域之一。苯丙氨酸二肽类纳米组装体因具有结构多样、易功能化以及良好的生物相容性等优点,在纳米制造、组织修复等方面展示出巨大的应用潜力。本文从分子设计、组装结构调控与材料应用三个层次系统综述了苯丙氨酸二肽类分子自组装的研究进展。首先总结了苯丙氨酸二肽类分子的修饰改性,包括乙酰基、芳香环、氨基酸、短肽等基团。然后,重点介绍了苯丙氨酸二肽类分子自组装的调控策略和方法,如溶剂、界面、气相、多组分共组装和酶催化组装。最后,介绍了苯丙氨酸二肽类自组装材料在纳米材料合成、传感检测、药物传递及组织修复等方面的应用现状,并分析了该领域今后的发展方向。     

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.     

壳聚糖复合纳米凝胶的聚合诱导自组装制备及生物应用

以生物大分子壳聚糖为主要组成基元,在壳聚糖的羟基碳上引发单体自由基共聚合。在聚合过程中疏水的合成高分子接枝链与亲水的壳聚糖分子自组装诱导形成纳米尺度的聚集体,通过引入具有肿瘤还原环境响应性的交联剂,得到了肿瘤环境响应的壳聚糖-合成高分子共聚物纳米凝胶。采用透射电镜、红外光谱等手段对纳米凝胶的粒径、结构、形貌和性能进行表征,探讨了聚合诱导自组装高效制备壳聚糖纳米凝胶的机理,证实了所得纳米凝胶粒径的可控性。进一步采用近红外荧光分子和磁共振显影(MRI)分子标记的方法制备了荧光/MRI多功能复合纳米凝胶,对凝胶显影性能进行了探讨,证实了其优异的细胞标记能力和良好的生物相容性。     

以四肽自组装体为模板制备手性3-氨基苯酚甲醛树脂纳米纤维

采用经典的固相合成法制备了一对烷基取代丙氨酸四肽衍生物对映体,研究了其在不同溶剂中的成胶行为,并以其在甲醇中形成的超分子自组装体为模板,利用溶胶-凝胶法制备了单手螺旋3-氨基苯酚甲醛树脂纳米纤维.利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察超分子自组装体及3-氨基苯酚甲醛树脂的螺旋形貌,并利用圆二色谱研究其光学性质.研究发现,3-氨基苯酚甲醛树脂纳米纤维既具有纳米尺度的手性,又具有分子尺度的手性.手性从小分子形成的自组装体传递到高分子树脂中.     

Fmoc-FF二肽分子自组装过程的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟研究了Fmoc-FF二肽分子在溶液中的自组装过程,探究了自组装过程中的驱动力及水桥结构对聚集体稳定性的影响.结果表明,Fmoc-FF二肽分子可以在水溶液中自组装形成结构规整的圆柱形纳米棒;根据Fmoc环间的径向分布函数,通过比较二肽分子之间及二肽分子与水分子间的相互作用,推测二肽分子间的π-π相互作用是自组装过程的主要驱动力;另外的驱动作用体现在二肽分子与水分子之间形成的氢键,其中水分子以水桥结构连接不同的二肽分子,这种水桥结构对自组装结构具有稳定作用.     

石墨烯诱导水凝胶成核的高强韧人造蛛丝

天然蜘蛛丝是由β-sheet交联的蛛丝蛋白溶剂流入S-型导管后经牵引拉伸形成,它显示了高强度与高韧性的完美结合。其优异的力学性质主要源于它的多级结构：交联、线性排列的纳米组装体以及核壳结构。受此启发,我们合成了一种交联的水凝胶,通过牵引拉丝的方法,制备了交联的、含有取向排列的纳米组装体结构以及核壳结构的凝胶纤维,并通过少量引入二维纳米材料—氧化石墨烯(0.01%),进一步调控纳米组装体的取向和尺寸,实现了蜘蛛丝般优异的力学性能(断裂强度560 MPa,断裂韧性200 MJ·m^–3,缓冲能94%)。这种纤维可以用于高速下落物体的能量耗散和降低冲击力。     

基于偏苯三甲酸与对羟基吡啶复合物的超分子水凝胶

基于偏苯三甲酸和对羟基吡啶合成了一种具有支化结构的凝胶因子,采用氢核磁、红外光谱及元素分析确认其结构.该凝胶因子熔体在冷却时可拉出数厘米的长丝,表明分子间形成了强相互作用.将凝胶因子的水溶液分别在25℃和0℃下自然冷却、以及在25℃的超声作用下冷却,凝胶因子自组装成纤维状网络结构并使水凝胶化,纤维网络的密度及凝胶的稳定性均按上述凝胶形成条件顺序增加.通过干凝胶能谱面扫描分析发现氮元素主要处于纤维内部,表明两亲性凝胶因子对分子自组装的影响.通过分析邻苯二甲酸与对羟基吡啶复合物、偏苯三甲酸的单晶结构表明,凝胶因子基于多种氢键识别作用组装成纤维结构.干凝胶的粉末X射线衍射分析表明在凝胶化过程中凝胶因子沿着特定方向进行组装.     

肽基纳米材料及其应用

近年来,肽类超分子自组装合成纳米材料受到了广泛研究和关注,已成为纳米材料科学研究的前沿领域之一。肽基纳米材料因其良好的生物相容性以及结构和功能的多样性,在材料学、组织工程、生物工程及药物传递等方面展示出巨大的应用潜力。本文综述了肽类自组装纳米材料制备的最新研究进展,重点介绍了疏水性二肽、类表面活性剂多肽、Aβ多肽片段、烷基链修饰多肽等通过非共价键作用自组装形成的不同结构的纳米材料,包括纳米管、纳米纤维、纳米囊/球、纳米水凝胶等;同时,介绍了多肽自组装机理模型及其分子动力学模拟方面取得的研究成果;最后总结了肽基纳米材料在金属/半导体材料、生物传感器、组织修复材料及药物传递等领域的应用现状及今后重点研究的方向。     

Lys-Lys诱导的金纳米粒子组装

尝试利用赖氨酸分子作为连接剂将金纳米粒子组装成有序的纳米结构．首先通 过赖氨酸的氨基与金纳米粒子的作用将其固定在粒子表面，然后通过氨基酸的缩合 将金纳米粒子连接成有序的纳米结构。透射电子显微镜观察表明形成的纳米粒子网 络结构中，相邻粒子之间的距离约为1．5m，与由两个赖氨酸缩合而成的二肽(Lys- Lys)长度相符．     

π-共轭三苯基苯衍生物的合成及其胶凝性能

合成了一系列三单脂肪链具有盘状结构的三苯基苯衍生物并研究了其在有机溶剂中自组装行为. 结果表明, 该系列衍生物在多种低极性有机溶剂中可以形成稳定的凝胶, 利用小角X射线衍射实验和扫描电子显微镜技术观察到干凝胶的分子排列具有层状结构, 形成纤维状和片层状聚集, 紫外-可见吸收光谱和红外光谱结果表明分子间氢键和π-π共轭堆积效应是形成自组装凝胶的主要驱动力. 在形成凝胶过程中, 凝胶剂分子在溶液中通过盘状中心的π-π共轭堆积效应和酰胺键的分子间氢键作用自组装成层状结构, 层状结构进一步组装形成纤维状和片层状聚集体, 最终形成三维网状结构阻碍溶剂流动形成凝胶.     

具多重氢键寡聚芳酰胺的合成及自组装

含六重氢键寡聚芳酰胺双分子链在没有相应互补链的情况下, 其中一条链发生自组装. 通过紫外-可见(UV-Vis)光谱、动态光散射(DLS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等实验手段, 对其自组装行为进行了研究. 实验结果表明, 在1,2-二氯乙烷中随温度升高在紫外区吸收发生蓝移, 说明酰胺自组装体部分解聚. 该分子链在不同极性的溶剂中都能发生自组装, 并随极性不同表现为不同的形貌. 如在甲苯中呈网状结构, 在极性相对较弱的二氯甲烷和环己烷的混合溶剂中为不规则的蜂窝状结构, 而在三氯甲烷和甲醇组成的极性混合溶剂中则组装成稳定的实心微球, 其直径随着浓度升高而增大, 通过在乙腈中的降温过程, 观察到组装体形貌由管状纤维向实心球的转变.     

二苯丙氨酸短肽手性结构的可控组装

以阳离子二苯丙氨酸（Cationic dipeptide,CDP）为组装基元,通过控制熟化时间,在乙醇溶液中分别获得了平滑的纳米纤维和螺旋纤维结构.通过红外光谱和圆二色光谱系统研究了CDP在乙醇溶液中的组装体随时间的变化.研究发现,CDP在乙醇中可以组装成纳米纤维的结构.随着在乙醇中熟化时间的增加,CDP纳米纤维发生扭曲,最终组装成绳状的螺旋纤维结构.光谱数据分析表明纳米纤维转变成螺旋纤维主要源于相邻肽分子中的正电荷之间的强静电排斥作用和肽分子间氢键作用控制的β-折叠二级结构.这项工作通过简单的控制熟化时间实现了对超分子组装体结构的调控,为超分子手性组装体的可控制备提供了一种简单可行的方法.     

二苯丙氨酸二肽微纳米结构的可控组装及应用

近年来,生物组装单元构筑微纳米结构的组装体在生物纳米技术等领域得到了广泛的研究。不同形貌的微纳米组装体可以通过生物分子的自组装这样快速、简便的方法获得。在众多肽基构筑基元中,二苯丙氨酸二肽及其衍生物作为一种生物活性的肽,具有生物兼容性好、容易化学修饰/生物功能化、制备简单等特点,是构筑微纳米结构材料时重要的生物基元之一。通过可控的方法组装,可以得到基于二苯丙氨酸及其衍生物的不同结构的组装体,他们在光学、机械工程、电化学传感检测等方面也具有广阔的应用前景。研究证明通过改变组装条件以及引入外源小分子等方法可以实现调控短肽的分子组装。本文综述了二苯丙氨酸二肽微纳米组装体的可控组装及他们在生物医学、生物传感、光电材料、光波导和催化等方面的应用。     

4,4′-二(硬脂酰胺基)二苯甲烷在乙烯基类单体中的分子组装及其结构形态研究

4,4′-二(硬脂酰胺基)二苯甲烷(BSDM)能在乙烯基类单体中进行聚集、自组装,并可使苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯等凝胶化,形成相应的分子凝胶.凝胶/溶胶相变温度(TGS)与BSDM浓度有关,BSDM质量分数越大,凝胶体系中分子间氢键和π-π键越多,要破坏它们所需要的能量越高,TGS因而也就越高.透射电镜表明,BSDM在各种可聚合溶剂中通过分子间相互作用形成类似纤维状的聚集体结构.BSDM在可聚合溶剂聚合前后的偏光显微照片表明,BSDM在体系中的晶型结构是球晶.     

4,4′-二(硬脂酰胺基)二苯甲烷在乙烯基类单体中的分子组装及其结构形态研究

4,4′-二(硬脂酰胺基)二苯甲烷(BSDM)能在乙烯基类单体中进行聚集、自组装,并可使苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯等凝胶化,形成相应的分子凝胶.凝胶/溶胶相变温度(TGS)与BSDM浓度有关,BSDM质量分数越大,凝胶体系中分子间氢键和π-π键越多,要破坏它们所需要的能量越高,TGS因而也就越高.透射电镜表明,BSDM在各种可聚合溶剂中通过分子间相互作用形成类似纤维状的聚集体结构.BSDM在可聚合溶剂聚合前后的偏光显微照片表明,BSDM在体系中的晶型结构是球晶.     

反应型二烷基脲凝胶剂及有机溶剂的室温凝胶化研究

通常制备有机分子凝胶是在高温下溶解凝胶剂,凝胶剂分子在冷却过程中进行自组装并使有机溶剂凝胶化。该方法限制了某些低沸点溶剂的凝胶化。利用甲苯二异氰酸酯与烷基胺的高反应活性,制备了三种不同烷基链长的反应型凝胶剂甲苯–2, 4–二（N, N’ –烷基）脲。这种反应型凝胶剂能以较低的浓度在室温下使某些芳香族和卤代烃溶剂中形成热可逆的有机分子凝胶。不同烷基链长的亲溶剂作用以及溶剂性质对有机分子凝胶的形成有较大影响。场发射扫描电镜表明这种反应型凝胶剂在有机溶剂中自组装形成纤维状三维网络结构。烷基链长度不同,形成的纤维状聚集体的形态也不同。红外光谱（FT-IR）和核磁共振波谱（1H-NMR）研究表明分子间氢键作用是这种凝胶剂自组装的驱动力。通过X射线衍射（XRD）和分子模拟推测了其聚集体的结构形态。