生物小分子與陰離子表面活性劑在水溶液中的聚集結構和性能研究.pdf

1、自組裝是指基本的構筑基元在無外加干預力的條件下，通過多種非共價相互作用自發(fā)形成有序結構的過程。表面活性劑溶液復配體系中，多種自組裝結構已有報道，包括膠束、囊泡、海綿相和纖維等結構。這些自組裝結構與生命系統(tǒng)息息相關，過去的幾十年引起了科學家廣泛關注。同時，這些結構在一定條件下相互纏繞、堆積，進一步組裝形成凝膠。凝膠作為軟物質(zhì)材料，在納米技術、環(huán)境和生物醫(yī)藥等多個領域表現(xiàn)出潛在的應用價值。本論文主要研究了多種陰離子表面活性劑與生物小分子混合

2、體系在水溶液中的自組裝行為。詳細測定了體系的相行為、微觀結構、流變學性質(zhì)等并探索了其應用功能。論文主要包括以下五個部分。
　　第一章介紹了自組裝的概念、表面活性劑物理化學的基礎知識以及表面活性劑復配體系的聚集行為。詳細介紹了當有機小分子存在時，陰離子表面活性劑在水溶液中的聚集行為。在這些體系中形成的聚集體結構在適當?shù)臈l件下可進一步組裝形成凝膠。我們在本部分介紹了凝膠的分類、凝膠因子的設計、種類，以及凝膠在有害物質(zhì)的去除吸附、分子識

3、別、材料合成等領域的應用。最后介紹了本博士論文的立題背景和研究內(nèi)容。
　　第二章，我們將陰離子表面活性劑，二（2-乙基己基磷酸酯），(DEHPA)與賴氨酸(Lysine)在水溶液中混合，制備了單層和多層囊泡。將DEHPA加入到固定濃度的Lysine溶液，兩者發(fā)生酸堿中和反應，并在Lysine正離子與DEHP-之間形成離子對。Lysine側鏈的氨基帶正電，與帶負電的DEHP-極性頭基之間的靜電作用和氫鍵是囊泡形成的主要驅(qū)動力。靜電和

4、氫鍵作用減小了表面活性劑分子的平均極性頭面積，增強了混合物的表面活性，誘導聚集體結構從膠束轉變?yōu)槟遗荨Ｒ驗長ysine分子的手性，聚集體表現(xiàn)出不同的手性信號。
　　第三章，研究了堿性氨基酸(Lysine)、精氨酸(Arg)和組氨酸(His)與不同鏈長的脂肪酸(FAs)在水溶液中的聚集行為。詳細報道了自組裝結構和樣品的流變學等性質(zhì)。第一節(jié)，在Lysine/FAs/H2O體系中，通過改變脂肪酸的鏈長、脂肪酸與Lysine的比例，觀察到

5、了膠束、囊泡、海綿相以及纖維結構。由于賴氨酸參與形成聚集體，使其表現(xiàn)出手性信號。不同鏈長的脂肪酸在相同濃度下表現(xiàn)出流變學性質(zhì)的差異，說明通過控制脂肪酸的鏈長可以調(diào)節(jié)樣品的粘彈性。多種非共價相互作用，包括靜電作用、氫鍵和疏水作用，共同驅(qū)動聚集體的形成，其中氫鍵是自組裝過程的主要驅(qū)動力。第二節(jié)中，研究了Arg/FAs/H2O體系中不同的自組裝結構，比較了不同堿性的氨基酸對辛酸在水溶液中聚集行為的影響。Lysine/OA/H2O和Arg/OA

6、/H2O聚集行為相似，而與His/OA/H2O體系聚集行為略有不同。主要是因為即使氨基酸在相同濃度，相同的pH條件下，它們的帶電狀態(tài)是不一樣的。最后，在該體系中制備了性質(zhì)較穩(wěn)定的乳狀液。
　　第四章中，研究了生物表面活性劑脫氧膽酸鈉(NaDC)與酒石酸(L-TA)等多種小分子有機酸在水溶液中混合時，體系的凝膠化和結晶化行為。通過控制兩者的比例或者總濃度，可實現(xiàn)溶膠向凝膠的轉變。在溶膠向凝膠的轉變過程中，纖維密度增大，凝膠是長達幾微

7、米的納米纖維密堆積形成的三維網(wǎng)狀結構。凝膠制備幾天后，有不規(guī)則晶體沿納米纖維的長度方向生長。對于pKa1＜3.4有機酸，誘導NaDC形成的凝膠，都會有不規(guī)則晶體形成。小角X射線衍射結果表明在形成的透明凝膠和渾濁凝膠中，NaDC與有機酸分子之間形成的氫鍵方式有差別。
　　第五章中，詳細研究了谷胱甘肽(GSH)與NaDC在水溶液中的凝膠化行為。固定NaDC的濃度，逐漸增加GSH的濃度，可以觀察到凝膠的微觀結構從納米纖維、納米螺旋，最后