自組裝環(huán)肽納米管的分子模擬研究.pdf

1、由D，L-氨基酸交替連接形成的環(huán)狀分子，采用平環(huán)狀構(gòu)象，通過(guò)氨基酸上的C=O和N-H基團(tuán)與相鄰環(huán)間形成分子間氫鍵，而自組裝成開(kāi)放型的環(huán)肽納米管。環(huán)肽納米管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，易于合成，通過(guò)控制環(huán)肽氨基酸的數(shù)目和種類可以得到適合尺度和外壁性質(zhì)的納米管。基于環(huán)肽納米管優(yōu)越的結(jié)構(gòu)特性，其在分子識(shí)別、生物離子通道、超分子自組裝、藥物設(shè)計(jì)、電子器件、光電材料和催化材料等方面有許多潛在的應(yīng)用價(jià)值。成為物理、化學(xué)、生物和材料科學(xué)交叉學(xué)科中的研究熱點(diǎn)。

2、r>　　然而環(huán)肽納米管特別易于聚集，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究比較困難。分子模擬可以在原子水平上對(duì)納米尺度的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的研究，為此本文利用分子模擬方法，建立了cyclo-[D-Ala-L-Ala]n(n=3,4,5,6,7,8), cyclo-[D-Phe-L-Ala]n(n=3,4,5,6,7,8)和cyclo-[(1R,3S)-γ-Acc-D-Phe]n(n=3,4)三個(gè)環(huán)肽系列的單體、二聚體以及納米管模型，對(duì)環(huán)肽單體構(gòu)象、二聚體的結(jié)

3、構(gòu)和性質(zhì)、自組裝納米管的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及納米管的自組裝和傳輸機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　研究結(jié)果表明，在cyclo-[D-Ala-L-Ala]n(n=3,4,5,6,7,8), cyclo-[D-Phe-L-Ala]n(n=3,4,5,6,7,8)環(huán)肽體系中，隨著n的增大，分子的構(gòu)象數(shù)增大，環(huán)肽越不容易保持平環(huán)狀的構(gòu)象；預(yù)言了實(shí)驗(yàn)上還沒(méi)有得到的n=7，8的環(huán)肽納米管的平環(huán)狀分子構(gòu)象，揭示了環(huán)十四和環(huán)十六肽納米管存在的可能性。

4、　　當(dāng)環(huán)肽由不同種氨基酸組成時(shí)，尤其在雜環(huán)肽中，它的兩個(gè)殘基面會(huì)產(chǎn)生差異，從而影響自組裝體的性質(zhì)。在α，γ雜環(huán)肽cyclo-[(1R,3S)-γ-Acc-D-Phe]n(n=3,4)中，由于單體的殘基面分別由α，γ-氨基酸殘基控制，因此存在差異。由不同氨基酸殘基面接觸形成的α-α型二聚體比γ-γ型二聚體穩(wěn)定。以不同的殘基面相接觸和作為端口的二聚體表現(xiàn)出對(duì)CHCl3分子不同的吸附和解吸能力。因此，可以通過(guò)改變納米管端口殘基面上的基團(tuán)結(jié)構(gòu)，

5、對(duì)納米管傳輸通道實(shí)現(xiàn)改性。
　　環(huán)肽納米管的內(nèi)、外徑和納米管壁厚通過(guò)分析納米管中的原子濃度分布得到。具有相同殘基數(shù)的納米管具有相同的內(nèi)徑；納米管的外徑大小受側(cè)鏈影響；具有相同側(cè)鏈的納米管的壁厚相同。水分子在反平行的環(huán)肽納米管中沿軸向呈現(xiàn)一維雙向擴(kuò)散，分子的擴(kuò)散速度隨納米管直徑的增大而加快。
　　在環(huán)肽納米管中，環(huán)間的超分子協(xié)同作用會(huì)改變單體和二聚體在納米管中的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。受限于環(huán)肽納米管中的水分子在氫鍵作用下協(xié)同運(yùn)動(dòng)；CHC