基于丙氨酸的二肽和三肽的自组装行为及其潜在应用研究

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肽类两亲性分子具有便于设计、合成简单、序列丰富、易于调控等优点以及在材料科学、医学、生物技术等领域的广泛应用而受到人们的关注。改变肽的手性序列和自组装环境,是构建不同纳米结构的有效途径。本文设计合成了基于丙氨酸的二肽和三肽化合物,研究了手性序列和离子对自组装体结构的影响,该研究不仅让我们对于手性自组装体结构的形成机理有了更深入的了解,也为其在离子传感器方向的应用奠定了基础。首先,基于C13H27CO-Ala-Ala-Ala的自组装行为发现:氨基酸的手性序列对于化合物的溶解性和分子堆积结构有重要的影响,并且肽链的堆积手性依赖于C-端丙氨酸残基的手性。C-端羧基形成的氢键方式(侧向和二聚)、丙氨酸残基之间的分子间氢键以及烷基链的疏水缔合作用也对脂三肽自组装体结构的形成有重要的影响。该研究为分子手性、分子堆积结构以及组装体在微米尺度下的左右手螺旋的关系,即手性从分子尺度到微米尺度的传递奠定了理论基础。其次,研究发现:尽管金属离子对于二肽的二级结构的类型(反平行堆积)没有影响,它们对于丙氨酸的二肽自组装体中的分子堆积手性以及左右手螺旋影响显著。二肽组装的驱动力来源于分子间π-π相互作用、氢键以及末端羧基与金属离子的配位和阴阳离子相互作用。由于三价铁离子对于分子堆积有序性的破坏,导致了自组装体螺旋发生手性反转。该研究为二肽在金属离子传感器方向的应用奠定了基础。最后,研究发现:以一对脂三肽为模板制备的1,4-亚苯基桥联聚倍半硅氧烷,对二价铜离子有一定的吸附能力。材料为纳米管束,组装体的手性成功传递到了该材料上面。该研究为介孔材料在分离方向上的应用奠定了基础。
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