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两亲分子有序聚集体在日常生活、生命医药以及材料科学等领域具有广泛的应用。本论文以两亲分子在固体表面的自聚集及其在生命科学领域的应用为核心,研究了两亲分子在固体表面的聚集规律、聚集体结构及其对固体表面性质的影响,探讨了两亲分子与生物大分子之间的相互作用机制,取得的主要研究进展如下:
(1)季铵盐型Gemini两亲分子在硅片表面的聚集体形貌随表面活性剂浓度的增大经历了“无聚集体—岛状聚集体—半连续岛状聚集体—连续双层结构”的变化过程,相应的表面接触角则先增大后减小,表明Gemini两亲分子在低浓度下以单分子方式吸附到硅片表面,而在高浓度下则形成吸附双层结构。
(2)硅烷在固体表面的自组装可以显著改变表面的亲疏水性,与固体表面的粗糙化技术相结合,可以赋予固体表面超疏水和减反射性质。固体表面的超疏水性质和减反射性质需要表面具有合适的粗糙度和高的空气含量。
(3)季铵盐型Gemini两亲分子可以通过对体系静电作用和疏水作用平衡的调节,起到调控amyloid多肽纤维化过程的作用。体系中疏水作用增强会导致amyloid的成核和纤维化加快,促进聚集体的侧向堆积;而静电斥力增强则会减缓amyloid的成核和纤维化,抑制聚集体的侧向堆积。随两亲分子浓度升高,纤维的表面粗糙度增大,聚集体二级结构中的β-折叠含量减少。
(4)季铵盐型Gemini两亲分子可以诱导DNA分子凝聚为堆积的“珠状体”结构,环糊精β-CD和阴离子两亲分子十二烷基硫酸钠SDS都可以解聚这种DNA凝聚体,但是它们表现出不同的解聚机理。β-CD可以通过与结合在DNA分子上的Gemini两亲分子形成主客体包合物而导致DNA凝聚体展开,但不能把DNA分子从DNA/Gemini两亲分子复合物中释放出来;而SDS可以通过与Gemini两亲分子之间正负离子对的形成以及疏水相互作用,在解聚DNA凝聚体的同时,可以把DNA分子从复合物中释放出来。