The ability to fabricate smart materials that performs like a cell membrane would impact on many applications in the field of biomedicine, environment, and energy. chemical, and biological science. The aim of this project is to use a droplet-based microfluidic platform, combined with co-assembly of phospholipid and amphiphilic block polymers, to develop a robust artificial membrane system for mimicking the functions of the cell membrane. We will analyze the co-assembly of the phospholipid and amphiphilic block polymers at the interface, and determine how amphiphilic block polymers enhance the stability of the phospholipid -based bilayer membrane. We also will perform the study of the self-assembling properties of cyclic peptides containing α,λ-amino acids in phospholipid/amphiphilic block polymer bilayers to form transmembrane nanotubes. It is envisaged that the α,λ-cyclic peptide would not only to be capable of acting artificial ion channels, but also that the ion channels can be designed by changing the molecular structure. It is expected that this new approach will permit the design of a wide range of cell-membrane-like materials of controlled artificial ion channels, in a simple and efficient process.
从自然仿生的角度出发,在认识细胞膜组成、结构和功能的基础上,设计和制造与其相似的仿生膜将催生面向生物医学、环境、能源等领域的新技术与新应用。本项目以实现离子传递与运输的细胞膜仿生为目标,从磷脂/嵌段共聚物构筑单元在微液滴中的协同组装行为出发,发展其在两相或多相界面下形成双分子膜的工艺,并理解嵌段共聚物的分子链长度与组分构成对双分子层稳定性强化的机理,揭示该体系性下跨膜分子、离子的传递行为与调控规律。同时,利用α, λ-环状肽分子在氢键作用下可形成管状结构的特点,在拓宽构筑人工离子通道的基础上,理解通过调控环状肽分子结构控制离子传递行为的共性规律,优化面向人工细胞膜材料的仿生离子通道的设计,以期达到双分子层细胞膜仿生结构设计与离子传递功能集成操控的统一。本课题的成功实施有利于申请者建立基于微流控液滴技术的细胞膜仿生工艺并提高申请者对分子仿生的认知水平,对未来实施人工细胞研究有重要的意义。
对仿生膜材料进行可控的宏量制备及实现其稳定性强化是当前研究的热点,对此方面基础研究不仅对理解多尺度微观分子构成与宏观仿生膜性能的关系具有深刻的科学意义,而且对实现设计与调控仿生细胞膜通透行为有重要的现实意义。总结如下:(1)通过对微液滴平台下实施二元磷脂/嵌段聚合物双分子膜构建的方法学研究,建立了利用微流控芯片可控生成单液滴或者多重液滴的过程控制手段;(2)基于二元磷脂/嵌段聚合物双分子层的构建工艺学研究,发展了复合乳液型、溶剂挥发型、反润湿型双分子膜液滴的制备方法;(3)通过二元磷脂/嵌段聚合物双分子层的制备及其跨膜离子传递行为、规律及动力学研究,理解了通过调控环状肽分子结构控制离子传递行为的共性规律。
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数据更新时间:2023-05-31
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