赖氨酸谷氨酸二肽自组装凝胶体系的超分子手性及生物效应研究

The self-assembly of dipeptides have broad application prospects in next generation of biological, medical and energy materials related research areas, owing to their ease of chemical synthesis or modification, especially the good biocompatibility and biological activity of dipeptides. In this research, the self-assembled behavior of Lys-Glu dipeptide in water will be studied, the formation conditions of supramolecular gels will be found. And we will intensively research the effect of molecular structure and external stimuli on the gelation behavior and self-assembled nanostructure, establish linkages between molecular level, supramolecular level and nanoscale, then put forward the proper self-assembled mechanism. Considering the chirality and biocompatibility of designed dipeptide, we will not only study supramolecular gels with diverse nanostructures, especially chiral nanostructures, discuss the transfer and amplification of supramolecular chirality, but also explore the potential application of dipeptide supramolecular gels in biological toxicity and 3D cell culture. This project will broaden the study of dipeptide, understand in-depth the constitutive relation of dipeptide supramolecular gels, and lay the theoretical foundation for their potential applications of supramolecular chirality, biological compatibility, tissue engineering, and so on.

二肽类化合物不仅易于化学合成和分子修饰，而且拥有良好的生物相容性及生物活性，其自组装体在新一代生物、医疗与能源材料相关领域具有广阔的应用前景。本项目研究赖氨酸谷氨酸二肽分子在水溶液中的自组装行为，寻找其形成超分子凝胶的条件，深入研究分子结构和环境刺激对其胶凝行为和自组装结构的调控，关联分子层次、超分子层次与纳米尺度的结构与性质，提出自组装模型。结合二肽分子的手性以及生物相容性，本项目将不仅构筑具有多样性纳米结构尤其是手性纳米结构的超分子凝胶，研究体系超分子手性的特性，同时探讨体系的生物毒性，并将超分子凝胶应用于三维细胞培养等方面。本项目将拓宽二肽分子的研究领域，深入理解二肽超分子凝胶的构性关系，并奠定其在超分子手性、生物兼容性以及组织工程等潜在应用中的理论基础。

基于氨基酸及短肽的两亲分子的自组装深受研究者的关注，它不仅能够提供各种组装形貌的纳米结构，同时在生物材料、光学器件、传感等领域具有广阔的应用前景。研究过程中构筑了不同的超分子凝胶及超分子自组装体系，研究不同类型两亲分子的组装行为和物化性质，探讨了各类组装体系中结构与功能的关系。研究L-谷氨酰胺衍生物凝胶体系的自组装过程中凝胶-沉淀转变的动态演化过程，探索了动态演变的机理，提供了一种通过凝胶-溶剂的相互作用来调节多级自组装形态的简单方法。探索脂质衍生物异构体的Langmuir界面组装，不同的氢键效应导致了不同的组装结果，及体系的手性传递现象。研究对不同长径比金纳米棒的催化性能，通过热力学和动力学性质分析大长径比金纳米棒具有较好的催化活性的原因。设计并合成两种二肽分子，探索二肽分子构筑凝胶的条件，通过吸附动力学和吸附热力学研究水凝胶的染料吸附性能及其染料吸附选择性。制备了基于赖氨酸的光响应超分子凝胶，研究其光响应性能，得到了可逆的光响应材料。设计了一种可检测和去除镉的超分子水凝胶，拓展了超分子水凝胶的应用。本项目的相关研究证明超分子凝胶的形成能够为多种纳米结构的功能性软物质材料的构筑提供一个有效的方法，增强了对多级自组装形态调控的理解，加深了对手性传递和手性超分子组装的认识，有助于手性材料的设计，并对超分子凝胶体系的应用进行了探索。