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生物表面活性剂是一类由微生物发酵产生的两亲性物质,比如烷基糖苷、糖脂、多肽、脂肽、磷脂等,具有无毒、无刺激、环境友好、易降解、生物相容性好等优良性质,在生物工程、药物、食品、化妆品、环境保护工程等领域有着重要的应用。因其独特的理化性质、生物友好的特点和重要的潜在应用,受到了科研工作者的关注,研究主要集中在此类表面活性剂的制备、物化性质、溶液中自组装行为、与其它表面活性剂的复配及应用等方面。其中,烷基糖苷和多肽为两类非常重要的生物表面活性剂。烷基糖苷(APG)具有良好的表面活性,且热稳定性好、对人体刺激性小、无毒、极易生物降解,是一种非常有应用前景的绿色表面活性剂。其中,烷基葡萄糖苷、烷基麦芽糖苷的表面性质、相行为、以及温度对相行为的影响等方面的研究屡见报道。另外,多肽更是一种绿色的生物表面活性剂,其溶液中自组装行为的研究得到了广泛关注,如脂肪酸肽、类表面活性剂多肽、离子互补肽、芳香短肽等在溶液中自组装形成纳米囊泡、纳米管、纳米带、纳米纤维、纳米棒等多种纳米结构,且在生物细胞培养、药物传递与释放、抗菌抗癌、纳米材料的制备等领域表现出了重要的应用价值。在本论文中,我们重点研究了烷基糖苷及多肽这两种生物表面活性剂分别与传统表面活性剂在水溶液中的复配行为。实验中主要用氘谱核磁(2H NMR)、冷冻蚀刻透射电镜(FF-TEM)、小角X射线散射(SAXS)等手段对囊泡相、层状相等溶液自组装聚集结构进行表征,用流变学手段研究其粘弹性质,而对于纳米管、纳米带等溶液自组装结构则主要用负染色透射电镜(TEM)、低温透射电镜(cryo-TEM)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等进行结构的表征,用傅立叶变换红外(FT-IR)、圆二色(CD)手段探索纳米结构的形成机理,最后用负染色透射电镜(TEM)的方法表征纳米管、纳米带结构为模板制得的金纳米颗粒。第一章为绪论,对表面活性剂尤其生物表面活性剂的定义、性质等进行了简单的介绍,进而重点介绍了生物表面活性剂,如烷基糖苷、多肽等在水溶液中自组装形成聚集体的研究进展,并对溶液聚集体的研究手段进行了介绍。最后引出本论文的选题依据和研究意义。第二章中我们研究了糖苷衍生物十四烷基乳糖酰胺C14G2与非离子表面活性剂聚醚C12EO4在水溶液中相互作用形成的聚集体。首先通过不同浓度表面张力的实验测得了不同表面活性剂摩尔比α (α=nC12EO4/(nC12EO4+nC14G2))下的临界胶束浓度(critical micellar concentration, cmc),发现cmc在α=0.5时有极小值,这与相互作用参数β的计算结果一致,同样在α=0.5时取得最小值,意味着两种表面活性剂在此摩尔比时有最强的协同效应。通过不同温度下标准吉布斯自由能、标准焓变、标准熵变的计算结果发现该混合体系胶束的形成是自发的,且在实验温度范围内为熵驱动过程。接下来,室温下增大表面活性剂浓度,我们得到了单层囊泡、多层囊泡、囊泡／平面层状共存相、平面层状相等多种相行为,结合。~2HNMR、SAXS、FF-TEM等手段对体系相行为进行表征,探索了温度、磁场对相行为的影响,发现随着温度的升高有相转变的发生,比如由囊泡相向囊泡／平面层状共存相、继而向平面层状相的转变。而磁场对相行为的影响则主要体现为：在磁场中,由平面层状相向各向同性相转变的相变温度降低了8-18℃。我们以55℃平面层状相为例,研究了浓度对磁场诱导的相转变速度及相变后相恢复速度的影响,发现C12E04分子为磁场诱导相变的主要因素,推测是磁场无线电波的能量破坏了残留的氢键而引起的相转变。对其宏观的流变性质进行研究,发现体系层状相的样品具有粘弹性,并且体系的弹性模量(G’)、粘性模量(G”)及粘度随表面活性剂浓度的增大而增大,随温度的升高而降低。第三章中我们研究了另一种生物表面活性剂多肽A6D与两性离子表面活性剂C14DMAO在水溶液中自组装纳米带、纳米管结构的形成、形成机理及其在金纳米颗粒制备中的应用。首先通过负染色TEM、SEM、AFM及cryo-TEM几种手段对得到的纳米带、纳米管进行结构表征,发现只有在二者浓度比R(=cA6D/cC14DMAO)为1：8时有纳米管结构的形成,纳米管直径小于20nm,其他比例1：1、1：2、1：4时只有纳米带结构的形成,因此我们推测1：8为纳米管结构形成的适宜浓度比。进而通过FT-IR、CD两种光谱学手段研究了纳米带、纳米管溶液的二级结构,发现只有形成纳米结构的溶液中有β-折叠和无规卷曲结构的存在,而对于没有形成纳米结构的0.5mmol/L A6D/8mmol/L C14DMAO样品则没有二级结构的存在,这证明了β-折叠和无规卷曲结构在纳米带、纳米管形成中的重要作用。基于以上两方面的表征结果,我们提出了此体系中纳米带、纳米管的形成机理：由于A6D分子间及A6D分子与C14DMAO分子间的氢键作用,形成了β-折叠和无规卷曲结构；且因外侧C104DMAO烷基链的疏水作用形成聚集体小片段,并进一步增长得到长的纳米片层结构。片层因弯曲力的作用发生扭曲,从而导致了纳米带的形成,最后因扭曲力的增大纳米带边缘融合消失得到了纳米管。随后,我们以纳米带、纳米管为模板制得了直径在16-17nm的金纳米颗粒,紫外可见吸收光谱(UV-vis)曲线上观察到金纳米颗粒的特征峰。