二肽超分子自組裝的調控、機理與套用

《二肽超分子自組裝的調控、機理與套用》是依託天津大學，由齊崴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：二肽超分子自組裝的調控、機理與套用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：齊崴
• 依託單位：天津大學

項目摘要

本項目以苯丙氨酸二肽和Fmoc-苯丙氨酸二肽為研究對象，開展二肽自組裝調控，自組裝過程表征與機理分析，組裝體套用開發等研究。①調控:利用溶劑效應、添加劑作用、表面協助及多種組合方式調控二肽自組裝行為，考察組裝條件對自組裝過程的影響規律，確定影響自組裝體結構的關鍵因素；②表征:組合原子力顯微鏡、電鏡、光譜、波譜等分析技術對二肽自組裝材料的結構和性能進行系統表征，明確材料微觀結構與巨觀功能的關係；③機理:通過實驗分析跟蹤二肽自組裝過程，結合分子模擬方法剖析二肽自組裝機理，建立二肽自組裝模型，揭示分子團簇結構、分子間相互作用力的動態變化過程，深刻理解二肽自組裝體成因；④套用:構建基於二肽自組裝材料的酶電極、酶促量子點螢光探針、藥物傳遞及組織細胞培養系統，探索自組裝材料在感測器及生物醫學領域的潛在套用。本項目的研究方法和成果對多肽超分子自組裝調控、過程與機理研究及套用開發具有理論指導意義。

結題摘要

本項目以苯丙氨酸二肽及其衍生物為研究對象，針對二肽自組裝材料結構、功能單一的問題，綜合運用化學、化學工程、界面物理等領域的理論知識和實驗方法，通過引入溶劑效應、分子間相互作用以及界面效應等，調控二肽分子的多級自組裝，合成具有不同尺度、結構精確可控的肽基功能自組裝材料，包括納米囊、納米/微米管、納米螺旋、微米花、微囊、薄膜、糖/肽複合凝膠等，並組合多種表征手段以及分子動力學模擬手段，獲得二肽自組裝材料結構模型，揭示其自組裝機制。相關研究不但為二肽分子多尺度調控提供理論及實驗指導，而且進一步拓展、強化了肽組裝材料在感測檢測、生物醫藥等領域的套用。具體研究中： ①利用溶劑-界面協同作用調控苯丙氨酸二肽的多級自組裝，合成結構更為均一的肽組裝材料，如納米囊、納米線、微米管等；並在分子設計的基礎上，利用溶劑效應合成具有氧化還原回響特性的新型二肽自組裝水凝膠以及具有高度手性的螺旋納米帶，在感測檢測及生物醫學等領域具有很好的套用前景； ②利用分子間相互作用，通過引入多糖、酶、對離子等，調控胺基酸及二肽衍生物的多級自組裝，合成具有不同尺度且性能優良的肽基功能複合材料，包括糖/肽複合凝膠、酶-胺基酸衍生物複合凝膠以及七種具有不同形貌特徵的納米螺旋（如納米麻花、螺旋納米管、納米彈簧等），考察了相關材料在藥物緩釋及手性檢測領域的套用，並組合分子動力學模擬、光譜分析、X-射線單晶結構解析等，對組裝體結構進行表征，揭示了分子間靜電相互作用、氫鍵、酶-底物識別作用等在調控二肽自組裝過程中的關鍵作用機制； ③以界面（固-液、液-液界面、射流邊界層）為模板，並利用界面毛細力、卷吸效應等界面驅動力，調控二肽分子在界面處的傳質與自組裝過程，合成具有不同尺度且結構精確可控的肽基自組裝材料(“蒲公英”微米花、薄膜、中空微囊、微米纖維等)，構建了相關材料在藥物緩釋、感測檢測領域的套用體系，並組合多種表征手段，證明界面協同作用在調控二肽多級自組裝過程中發揮著至關重要的作用。 研究成果發表SCI論文13篇（12種學術刊物）。培養博士生 2名，碩士生 2名；參加國內外會議 10次，並做口頭報告/牆報 4次。