功能化短肽自组装纳米材料的设计、制备及应用

摘要

短肽分子由于分子量小、易于制备提纯、可修饰性好、生物相容性优良等特点，在生物传感、药物载体、组织工程支架材料、光电子材料等领域具有极大的应用潜力。研究人员总是希望选择合适的短肽分子，将其官能化，例如修饰上具有电化学、光化学或其它功能性基团，利用自组装策略制备出具有相应功能的超分子材料。基于以上考虑，本研究在短肽官能化及其功能性组装方面开展了系列工作。主要为选择一些具有优良组装能力的短肽或氨基酸分子，共价修饰功能性基团，制备出具有优良组装能力的功能性材料并进一步研究它们的应用。主要结果如下:
　　(1)利用多肽液相合成，将二茂铁修饰到苯丙二肽分子上，合成了二茂铁-苯丙二肽(Fc-FF)的两种衍生物(Fc-FF-OMe和Fc-FF-OH)。利用这两种衍生物，通过不同的自组装策略，制备出了纳米线、纳米纤维、纳米球和直立生长纳米线。Fc-FF-OMe纳米线(Fc-PNW)由于具备大的比表面积，且纳米线表面布满二茂铁分子，再加上FF分子良好的生物相容性，可用来设计成生物传感器;纳米线和纳米纤维通过烧结处理，可以模板制备磁性纳米粒子。
　　(2)利用多肽液相合成，将二茂铁修饰到苯丙氨酸分子上，合成了二茂铁-苯丙氨酸(Fc-F)凝胶因子。在室温及生理pH环境下，Fc-F可以组装成超分子水凝胶，水凝胶对热、pH、剪切力和氧化还原物质等具有多重响应性能。Fc-F分子可以和碳纳米管共组装成杂化凝胶，用于生物传感器的构建。同时，凝胶的多孔网状结构可以束缚药物分子用于药物缓释载体领域。
　　(3)考察Fmoc基团修饰的多种氨基酸的自组装能力，制备出了基于商用Fmoc氨基酸的纳米球与超分子水凝胶。所制备的纳米球形貌分布比较均一，尺寸可控;所制备的水凝胶只需超声即可成胶，不易变质。得到的纳米球与水凝胶是基于廉价、可大量获得的商用氨基酸，且制备方法简单快捷，制备的材料稳定性良好，将为纳米球与水凝胶的工业化的应用铺平道路。