仿生矿化法研究α-螺旋组装行为

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1、上海交通大学硕士学位论文仿生矿化法研究α-螺旋组装行为硕士研究生：王栋学号：1111109049导师：车顺爱教授申请学位：理学硕士学科：化学所在单位：化学化工学院答辩日期：2014年2月授予学位单位：上海交通大学万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterSTUDYOFTHESELF-ASSEMBLYBEHAVIOROFα-HELICESBYBIOMIMETICMINERALIZATIONCandidate：DongWangStude

2、ntID:1111109049Supervisor：Prof.ShunaiCheAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：ChemistrySchoolofChemistryandChemicalAffiliation：EngineeringDateofDefence：February,2014Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据万方数据万方数据万方数据上海交通大学硕士学位论文仿生矿化法研究α

3、-螺旋组装行为摘要α-螺旋是蛋白质最重要的二级构象，同时也是形成蛋白质三维构象的基础，和体内外的很多生理活动息息相关。因为具有独特的刚性棒状形貌和构象转换机制，α-螺旋被广泛用作分子组装体的基本单元，如胶束、囊泡、水凝胶和有机无机复合材料等，这些功能材料被广泛应用于药物控释、医学诊断、生物模拟、硬组织工程和双乳液等领域。仿生矿化是研究生物大分子组装行为的有力手段。至于多肽矿化，以往的生物矿化只发生在已经形成的多肽晶体的表面，这些矿化产物中的α-螺旋和浓溶液中的六方液晶相一样，仍然只采用普通的二维六方结构。而如果能将生物矿化深入到α-螺

4、旋之间，对于多肽组装体会有更深的了解，而且可能会带来更多新颖的性质。所以，本文将共结构导向法引入到多肽的仿生矿化中，研究α-螺旋的组装行为。第一章，简要介绍了生物矿化、仿生矿化和蛋白质的相关概念，回顾了多肽仿生矿化的最新进展，提出将共结构导向法引入到多肽的仿生矿化中。第二章，合成并表征了聚赖氨酸-二氧化硅复合物。实验结果表明，I万方数据上海交通大学硕士学位论文复合物中多肽的主要构象为α-螺旋，其中α-螺旋形成了罕见的二维正方p4mm结构。通过对带电官能团三维空间内螺旋排列和对应几何关系的分析，提出了电荷拉链理论来解释p4mm结构的形成

5、机理。第三章，合成了羧基官能团化的多肽分子并通过矿化加以研究。当使用较多量的APS作为共结构导向剂时，即使灼烧后，复合物的有序介观结构也得以保持。当使用TMAPS作为共结构导向剂时，在不同的pH条件下我们观察到了二维正方到二维六方的结构转变。第四章，简述并总结了全文，对未来工作进行了展望。关键词：仿生矿化，自组装，多肽，共结构导向剂，二维正方II万方数据上海交通大学硕士学位论文STUDYOFTHESELF-ASSEMBLYBEHAVIOROFα-HELICESBYBIOMIMETICMINERALIZATIONABSTRACTTheα

6、-helix,whichisacentraltypeofsecondarystructureinproteins,formsthecornerstoneofmanymorecomplexthree-dimensionalarchitecturesinproteinsanddominatesnumerousbiologicalactivitiesbothinvivoandvitro.Becausetheyhavearigid,rod-likemorphologyandauniqueconformationaltransformation

7、property,α-heliceshavebeenwellstudiedandbroadlyusedasbuildingblocksinthedesignofmolecularassemblies,generatingavarietyoffunctionalmaterialswithnotableactivities,suchasmicelles,vesicles,hydrogelsandorganic-inorganichybrids.Thesefunctionalmaterialshavebeenappliedforcontro

8、lledcompoundrelease,diagnosis,biologicalsimulation，hardtissueengineeringanddoubleemulsions.Inrecentyears,biomi