手性响应的新型智能生物界面材料及应用

手性识别及相互作用在生物化学过程乃至医疗及化工应用中都起着关键的作用。目前的研究主要是通过手性光学或谱学等手段进行。在实际应用中，一个重要的问题是如何将手性识别及相互作用信号放大，并进一步转变为材料宏观性质的大幅变化。这在生物体系中比较常见，但对材料学家和化学家还是一个挑战。在申请者前期手性生物界面材料和智能生物界面材料研究基础上，本项目将开发一种基于三元共聚体系的能对分子的手性性质实现响应的新型智能界面材料，通过手性识别单元、介导单元和功能响应单元间的协同氢键相互作用，将生物分子或其他手性分子的手性识别及相互作用信号转变为包括浸润性、粘附性及表面形貌在内的多种材料表界面宏观性质的大幅变化。由于材料界面性质强烈影响生物分离、药物释放、微流体控制、生物芯片等多方面的应用，以及生物体系所具有的独特的手性识别机制，该材料将在生物相关领域具有广阔的应用前景。本项目也将对材料的相关应用进行初步探索。

在生物医学器件的相关应用中，一个重要的课题是如何实现材料表面性质的调节和可控性。生物分子的识别与相互作用是一切生命过程的基础，但通常都非常微弱，因此如果在生物分子识别与材料的宏观界面性质间建立桥梁，实现生物分子调控的材料界面性质的大幅度转变，将对材料的生物应用有重要意义。这同时也是响应性高分子材料发展中最具挑战性的课题之一。本项目的核心是手性响应性生物界面材料的研究。正是由于手性现象广泛存在于自然界中，从生物分子的结构，到各种生化反应和生理活动，均体现出强烈的手性效应。将这种手性效应引入到材料与生物体系在界面的相互作用研究中，孕育了一个全新的研究领域——手性生物界面材料。在本项目的支持下，我们发展一系列手性生物界面材料，通过手性生物小分子影响与之接触的多肽分子，实现多肽构象和功能的智能控制。同时探索了利用手性识别、糖-肽识别等生物体内常见的弱相互作用，发展了一系列响应性生物界面材料，取得了一系列研究成果，已圆满完成项目任务，并实现了预期目标，为新一代生物材料与器件的开发提供理论基础和技术储备。由于涉及多肽及蛋白质构象转变研究中的基本问题，以及新的调控方式的引入，本项目还可能为相关疾病（如神经退行性疾病等）的治疗提供新的手段。