树枝γ-环肽复合物的设计与合成及自组装研究

具有复杂多级结构（hierarchical）的自组装体系在模拟生物结构和开发多功能复合材料领域都具有重要的理论意义和应用价值。环肽和树状物分子都是构造自组装超分子的常用基元，然而，这些构建基元由于其各自的缺陷（如溶解性、分子体积等）限制了其广泛的应用。我们通过设计与合成新类型的树枝γ-环肽分子复合物，以环肽氢键作为主要的驱动力来构建一维的超分子（纳米管），并通过树状分子的亲疏水性质，实现其在不同溶剂体系，以及界面的进一步有序的组装，构建新颖的组装结构和结构上更加高级的组装体。同时，我们也将通过这些树状物分子的亲疏水性质和易于官能修饰的特性来模拟生物膜通道，并期望在药物输送、纳米电子和光器件中得到应用。

设计和合成了一类新型的环肽化合物——由刚性的手性γ-氨基酸（顺式-3-氨基环己基甲酸）组成的γ-环肽，红外、核磁、TEM和AFM研究表明其与其它环肽一样能通过分子间β-折叠氢键进行自组装形成有机纳米管；另外，与通常的α-环肽相比其具有疏水的内腔，因而在药物输送中具有潜在的应用。同时，量子化学计算和N-甲基-γ-环肽的红外和核磁研究表明γ-环肽更倾向采用不常见的平行β-折叠氢键进行自组装。通过在γ-环肽的外围引入树枝边链（特别是亲水的TEG链）形成的环肽-树枝复合（或杂化）物，不仅能提高γ-环肽的溶解性，而且能使自组装的纳米管具有两亲性并进一步通过此两亲纳米管的疏水作用进行二次自组装形成直径大小均匀的纳米纤维；另外，通过增加树枝边链的代数（或大小），环肽-树枝复合物形成了多样的纳米结构，如囊泡结构。同时，环肽-树枝复合物的树枝边链上因存在多个可修饰的位点，这将在生物应用中具有重要的意义。