陽離子肽與多金屬氧簇的有序組裝及協同功能探索

《陽離子肽與多金屬氧簇的有序組裝及協同功能探索》是依託吉林大學，由李文擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：陽離子肽與多金屬氧簇的有序組裝及協同功能探索
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李文
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

陽離子肽與多陰離子的共組裝是模擬特定生物結構，創造功能性材料的新途徑，它在化學、生物及醫藥等領域具有重要的潛在套用。然而，當前研究面臨的主要問題是多陰離子種類單一所導致的組裝體協同功能開發不足。本項目擬將功能性無機多金屬氧簇與陽離子肽結合構築結構有序的新型超分子組裝體。我們期望陽離子肽的自組裝和手性特徵與多金屬氧簇的催化、螢光、光致變色等性質在組裝體中實現整合和協同。同時，本項目將探索陽離子肽的抗菌性和藥物傳輸性與多金屬氧簇的生物活性間的互補關係。主要包括以下四部分：（1）設計、合成具有特定胺基酸殘基的兩親性陽離子肽；（2）研究陽離子肽與多金屬氧簇在水溶液中的自組裝行為，構築有序納米結構；（3）以多金屬氧簇為催化中心，陽離子肽組裝體為手性環境開發新型手性催化體系；（4）探索組裝體形貌及尺寸對陽離子肽抗降解及抗菌效率的影響；（5）實現磁性多金屬氧簇在胞內的增強成像。

結題摘要

多肽是一類典型的生物大分子體系，由於其良好的生物相容性、結構多變性、及豐富的組裝行為，多肽分子已經成為膠體與界面化學，超分子化學，生物化學及材料科學的重要研究體系。本項目主要圍繞陽離子短肽與多金屬氧簇間的離子自組裝及功能協同開展研究。我們設計、合成了一系列包含鹼性胺基酸殘基的且對紫外、可見光或溫度回響的陽離子短肽。這些短肽可與不同多金屬氧酸鹽在水溶液中的組裝行為。我們充分利用組裝體中短肽分子的特點及多金屬氧簇的特徵構建了結構豐富、維度可調的多種功能性組裝體，如一維抗菌納米纖維，能量耗散的二維超薄片層，具有光-電致變色性的三維凝膠及水下膠黏劑材料，實現了一步列印法製備可變色的水溶液化學電池。我們利用陽離子肽/多金屬氧簇膠黏劑構建了功能性電極塗層及電化學感測器用於手性分子的檢測。研究中我們發現多金屬氧簇誘導的陽離子肽組裝體可增強陽離子短肽的抗菌功能。此外，我們還利用陽離子肽的手性特徵及多金屬氧簇組裝體的催化性能開展了組裝體的不對稱催化研究。項目取得的結果包括：1、發展了陽離子短肽組裝與抗菌活性增強的新方法，為開發成本低廉的短肽抗菌劑提供了新的啟示；2、發展了肽基仿生水下膠黏劑體系，提出利用超分子聚合構建短肽仿生水下膠黏劑體系的新策略，並拓展了水下膠黏劑的套用範圍。3、發展了利用含偶氮苯的短肽分子構建光碟機動能量耗散組裝的新體系。此外，我們在短肽/多金屬氧簇的不對稱催化與手性感測研究方面也取得了新的結果，為進一步開展肽基功能材料奠定了前期基礎。四年的深入研究使我們對以上體系的組裝規律有了較為全面的了解，對陽離子肽與多金屬氧簇的結構與功能協同有了新的認識，如多金屬氧簇的尺寸效應對短組裝的規律性影響，短肽序列及殘基類型對組裝結構及維度的規律性影響，短肽殘基的功能在組裝體中的協同增強效應，短肽手性與多金屬氧簇氧化還原行為的協同效應等。