化学所在短肽可控组装及功能化方面取得重要研究进展

正作为生物体中蛋白质的组成基元,短肽具有极强的自组装、易修饰和结构多样性的特点,其组装体在生物医药方面有显著的应用潜力。苯丙氨酸二肽因其超强的自组装能力,及作为生物组装体特有的光电性质,近年来被广泛关注,已成为诸多短肽类化合物中的明星分子。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室的科研人     

界面和溶剂对多肽二苯丙氨酸自组装的影响

多肽分子自组装是生物体中广泛存在的一种现象。自组装多肽分子成分简单,生物相容性好,但是自组装过程受多方面因素的影响。本研究借助扫描电子显微镜(SEM)对多肽二苯丙氨酸在不同界面上和不同溶剂中自组装的形貌进行了表征,圆二色谱仪(CD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)分别对自组装后的二级结构以及官能团的特性等进行了表征。结果表明,二苯丙氨酸在甲醇溶液中形成α-螺旋结构,在六氟异丙醇中形成β-片层结构,且界面的不同也能调控二苯丙氨酸自组装成不同的结构,对于二苯丙氨酸自组装应用的研究有了进一步的进展。     

卟啉-多肽超分子组装体系的研究进展

近年来,卟啉-多肽的超分子组装体系的研究受到了国内外学者的广泛关注,已成为超分子化学、生物材料科学研究的前沿领域之一。卟啉-多肽超分子组装体系因具有结构和功能多样化以及良好的生物相容性等优点,在生物传感、药物治疗、分子识别和光电器件等方面展示出巨大的应用潜力。文章综述了卟啉和多肽超分子构筑模块的分子结构设计、组装体的形貌调控、组装体应用3个方面的主要研究进展,介绍了卟啉与多肽分子之间的主要非共价作用方式,包括分子间静电相互作用、氢键、配位键、亲水/疏水性等,分析了该领域当前研究的焦点及亟需解决的问题。     

超分子组装体作为蛋白质药物载体的研究进展

蛋白质药物被广泛应用于治疗多种疾病,但本身易被体内蛋白酶水解因而大大降低其生物利用率。多种生物分子及合成高分子能与蛋白质药物形成可控的超分子组装体,由于其具有良好的生物相容性及可降解性,近年来被广泛应用于药物递送系统。综述了近年来国内外基于超分子组装体的蛋白质给药体系的研究,详细介绍了多种体系的制备方法及作用机理。     

分子筛组装体的制备及其在生物领域中的应用

综述了分子筛和分子筛组装体的制备以及结构表征方法，介绍了分子筛组装酞菁，酶等活性分子的研究状况及其在生物领域中的应用，分析了分子筛制备过程中的一些化学问题及其发展趋势。     

手性超分子凝胶材料的研究进展

超分子凝胶作为一类新型的智能自组装软材料,从分子水平到微纳米水平的组装过程中,手性发挥了重要的作用.一般情况下,手性信号都是直接从分子转换到纳米纤维中,但也有一些有趣的现象,即混合两种对映体可以调控得到不同手性形态的纤维结构,甚至一些本身不具备手性的构筑块同样可以通过外界诱导得到具有手性结构的组装体.对纤维手性自组装机理的研究不仅揭示了分子手性到纤维微纳米手性转换这一重要过程,而且对新型的手性材料和微纳米器件的开发也有启发作用.有关微纳米水平的手性材料在手性识别、不对称催化、生物大分子结晶和无机材料的手性模板剂、生物医用等领域的应用研究也逐渐得到重视.主要综述了近二十年来有关手性超分子凝胶的研究,主要从凝胶因子的手性自组装、手性在分子水平和微纳米水平上的形貌调控和表征方法、超分子凝胶的手性应用几个方面进行概述,并对手性超分子凝胶的应用和研究前景进行了展望.     

量子点/苯丙氨酸衍生物杂化水凝胶的制备及其力学性能研究

采用物理混合法将氨基修饰的碲化镉/二氧化硅核壳量子点引入到苯丙氨酸衍生物(G1)凝胶因子的自组装体中,制备了具有荧光性能的杂化水凝胶。利用扫描电子显微镜,傅里叶红外光谱和旋转流变仪表征了杂化水凝胶的微观形貌、组装信息和力学性能。结果表明:量子点通过氢键作用分散在G1组装体的纤维网络中,在研究范围内杂化水凝胶的力学强度随量子点含量的升高而降低,量子点浓度为0.8和1.2μmol/L时,杂化水凝胶的力学强度高于G1超分子水凝胶。     

化学所在生物分子马达超分子组装研究方面取得新进展

正自然界生命的许多重要新陈代谢过程由大量精密而灵巧的生物分子马达完成。近年来,借助这些天然分子机器的生物活性,利用分子组装技术,能构筑多种生物功能器件,以模拟生物体中信息存储、能量转化和物质输运,现已成为化学与生物科学交叉研究的热点。旋转生物分子马达,三磷酸腺苷合成酶(ATP合酶)在跨膜质子梯度的推动下合成ATP,为生物体的生命活动提供所需能量。     

有机共轭自组装材料及应用

超分子化学自组装的重要研究内容是组装体的分子设计、合成及其组装过程。为了构筑和调控某些具有特殊功能的超分子自组装体,针对不同的应用要求,可引入具有独特光电性质及刚性的有机π-共轭分子作为基本组装单元,通过超分子弱相互作用组装成功能性纳米/微米材料。总结了近年来国内外有机共轭分子的自组装行为,并介绍了其在纳米/微米光波导材料、有机小分子光电器件、分子机器及超分子传感器中的相关应用。     

巨型分子异构体的精准合成与可控组装

相对于有机小分子,合成高分子的性质通常对微小的化学结构差别不敏感,而更依赖于多个重复单元之间集合的物理作用。但是,在生物大分子中,精细的结构差别则往往决定了其折叠与功能。近年来,"巨型分子"的出现填补了这两者间的空白。巨型分子是基于分子纳米粒子的精密结构大分子,主要包括巨型表面活性剂、巨型形状两性体、巨型多面体以及巨型不对称粒子等。由于其可通过点击化学等方法模块化构建,使得研究精密结构区别对大分子组装的影响成为可能。总结了巨型分子异构体精准合成与可控组装的典型案例,着重探讨了区域异构现象对其多层次组装行为的具体影响及其分子机制,揭示了精确的一级结构在大分子组装中的重要性。     

硅基片上的自组装双层磷脂分子膜层

研究了L-α-磷脂酰乙醇胺分子（PE）与去污剂分子摩尔数之比Rm（P）/m（D）对磷脂分子在固体硅片表面自组装成膜的影响。通过椭偏技术测定磷脂膜层厚度,结合磷脂膜层表面疏水角的变化、磷脂分子头部亲水、尾部疏水的性质及与蛋白质分子的作用条件,得到：随着Rm（P）/m（D）在PE溶液中的增大,PE膜层在硅基片上的存在形式由单层向双层逐渐过渡。当对硝基苯酯基-聚乙二醇-（1,2-双油酰基-3-甘油磷脂乙醇胺）分子（pNP—PEG—DOPE）与已固定的PE分子反应时,分子间形成双层膜的机制也从pNP—PEG—DOPE与单层PE分子膜层的直接吸附逐渐过渡到取代上层PE分子并与下层PE分子吸附形成双层膜。     

福建物构所多孔有机分子骨架材料研究取得重要突破

正多孔有机分子骨架的组装及其在化学、生物、医学和环境等领域的应用是当代材料科学研究的热点之一。近年来,超分子作用力(如氢键、卤键等)组装概念已逐渐在超分子有机骨架材料的组装研究领域展现潜能。然而,人们对超分子作用力的理解和超分子组装过程的指导性知识还比较欠缺,相关领域研究进展相对较慢,因而成为合成化学的重要挑战之一。福建物构所结构化学国家重点实验室曹荣研究团队在科     

β-环糊精与金属酞菁功能组装作用研究

采用紫外-可见分光仪研究了酞菁铜（Cupc）、酞菁锰（Mnpc）、酞菁铁（Fepc）与β-环糊精（β-CD）的组装作用。运用摩尔比率法、等摩尔系列法确定了它们的组装比;运用双倒数法确定了不同温度下的组装稳定常数;采用饱和溶液法和固相法制得了Cupc-β-CD、Mnpc-β-CD、Fepc-β-CD组装体;对组装体进行了UV、SEM分析。结果表明在稀溶液中Cupc、Mnpc、Fepc与β-CD的组装比近似为1∶2;热力学数据分析知该组装过程能自发进行,组装过程的作用力以范德华力和偶极-偶极作用力为主;组装体与金属酞菁单体相比,有序性增加,溶解性提高,光催化能力及生物识别能力有所改善,这些性能的改善有利于合成高效的抗癌光敏剂。     

生物医用材料表面高分子基涂层的功能化构筑

生物医用材料是为生物和医用相关领域使用而设计并制备的功能材料。随着社会的快速发展,人们对生活水平的要求相应提高,并伴随着医疗水平的不断提高和材料科学领域的高速发展,生物医用材料在人类社会生活中的应用越来越广泛。例如,在过去的几十年里,人工髋关节和膝关节植入物的数量显著增加;血管支架、心脏瓣膜、血管移植物和其他植入装置被广泛用于挽救生命和提高患者的生活质量;各种非植入的、短期使用的导管和固定螺钉等生物医用装置也在临床中广泛使用。生物医用材料作为一种人类生命和健康密切相关的功能材料,应当满足良好的生物相容性和具有一定的生物功能性,例如不会引起生理系统的严重排斥等。当生物材料与生命体例如细胞、组织、微生物等相接触时,材料的表面首当其冲,因此其在生物材料的综合性能中扮演着极为关键的角色。通过对材料表面做一定的处理或特定修饰,改变材料表面物理、化学或生物性能,就有可能在材料表面引发特殊的生物反应,促进或影响材料与生物体之间的作用,从而有可能获得促进细胞活性、组织修复或再生的功能。因此,生物材料的表面功能化研究已成为生物医用材料研究和发展的一个热点和重要领域。近年来,抗菌功能、药物负载以及细胞行为调控等功能是生物材料表面功能化构筑的重要研究方向,在材料表面构筑各种功能涂层是重要的策略之一。在抗菌涂层方面,经典的研究集中在抗黏附、接触杀菌以及释放杀菌分子的设计上,但新型的抗菌策略也不断发展,例如光热杀菌以及动态响应抑菌等。在药物负载传递方面,层层组装技术是一种被用来制备各种药物涂层的重要技术手段,组装单元的多样性为层层组装构建药物控释涂层的多样化提供了良好的基础。在细胞行为调控方面,基于层层组装的材料表面理化性能调控以及生物活性分子的固定,能够对包括黏附、铺展、迁移、增殖分化等细胞行为产生关键性的影响。本文归纳了当前生物医用材料表面功能化构筑的研究进展,分别从抗菌表面、药物负载传递、细胞行为调控等三个方面进行介绍,分析了在具体的功能化应用中生物医用材料表面面临的问题以及目前的功能化修饰方法,并展望了其应用前景,以期为制备具有更优化、更高效实际应用的生物医用材料表面提供参考。     

自组装多肽支架材料的研究进展

多肽分子可以利用氢键、疏水性作用、π-π堆积作用等非共价键力自组装形成形态与结构特异的多肽分子聚集体,如分子积木、分子开关、分子涂料及纳米纤维等,由于多肽分子良好的生物相容性和可调控的降解性,自组装多肽在组织工程、药物缓释等方面表现出巨大的应用潜力。本文总体介绍了多肽自组装的几种结构模型及自组装的设计原则,重点叙述了自组装多肽作为组织工程支架材料的研究进展。     

小分子硼酸肽的自组装

利用FMOC化学固相多肽合成法合成了3种含精氨酸的小分子硼酸肽(标记为BPs(1-3))。在生理pH下,含阳离子的硼酸肽可自组装形成有序超分子纳米组装体。二羟基酚染料茜素红与硼酸肽可特异性结合形成五元环硼酸酯,伴随荧光和颜色的显著变化,可进一步调控硼酸肽的自组装行为。通过扫描电镜研究茜素红调控前后硼酸肽的自组装形态,并用红外光谱和圆二色谱研究其自组装机理。结果表明,3种含精氨酸硼酸肽在生理pH下可自组装形成不同的超分子纳米组装体。通过茜素红的调控,茜素红/硼酸肽化合物,可自组装形成更有序,更精致的超分子聚集体。     

低聚壳聚糖-水滑石的自组装、表征及脱铅性能研究

利用水滑石类层柱化合物(LDHs)处理重金属阳离子污染物,目前国内研究尚少.选用具有生物安全性的壳聚糖为改性剂,通过自组装共沉淀反应和表面修饰技术使其与水滑石基体形成超分子体系,制备出具有强螯合性能的低聚壳聚糖-水滑石(COS-LDHs).实验表明,经少量COS-LDHs处理1.5h后,水溶液中pb2+的质量浓度从5mg/L降到2μg/L以下;XRD、XPS、FT-IR、TG-DTA、BET、TEM等表征说明COS-LDHs在自组装过程中结晶良好、层间结构稳定、比表面积增加且改性分子与基体的复合良好.     

我国分子的手性组装与调控研究取得重要进展

据媒体报道,研究生院化学与化学工程学院的研究人员以重要生物分子卟啉作为研究对象在水溶液中利用分等级的静电组装同时实现了手性的诱导、记忆、传递和放大等功能。     

Langmiur—Blodgett膜修饰电极和超分子组装电化学

本文对Langmiur-Boldgett膜修饰电极和有关电化学的基本特性与行为以及在电催化、光电化学和生物电化学传感器等方面的研究,应用超分子组装化学的观点进行了综述。     

层层自组装技术在组织工程领域的研究进展

层层自组装(Layer-by-layer self-assembly,LBL)是利用逐层交替沉积的方法,借助各层分子间的弱相互作用,使层与层自发地缔合形成结构完整、性能稳定、具有某种特定功能的分子聚集体或超分子结构的过程。组织工程学被称为"再生医学",是指利用生物活性物质,通过体外培养或构建的方法,再造或者修复器官及组织的技术,其主要包括新型生物材料、细胞来源、信号因子和生物制造方法等四个方面,目标是制造功能组织,用于再生医学和药物试验。本文就层层自组装技术在组织工程领域的研究进展进行综述。