生物大分子自组装

1、2021/6/201 生物大分子自组装 2021/6/202 目录 n1.引言 n2. 原理 n3.影响因素 n4.表征手段 n5.研究进展 n6.应用 n7.展望 2021/6/203 引言 n自组装（self-assembly）：是指基本结 构单元（分子，纳米材料，微米或更大 尺度的物质）自发形成有序结构的一种 技术 。 n 在自组装的过程中，基本结构单元在基于非共价键的 相互作用下自发的组织或聚集为一个稳定、具有一定 规则几何外观的结构。 2021/6/204 原理 n利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段 之间的分子识别,相互通过非共价作用形成具有 特定排列顺序的分子聚合体 。 n分

2、子自发地通过无数非共价键的弱相互作用力 的协同作用是发生自组装的关键。 n自组装的动力以及导向作用 2021/6/205 影响因素 n1.分子识别的影响 包括分子间有几何 尺寸、形状上的相互识 别以及分子对氢键、- 相互作用等非共价相互 作用力的识别 2021/6/206 n2.组分的影响 组分的结构和数目对自组装超分子聚集体 的结构有很大的影响。 Bushra Siddique和Jean Duhamel研究了多肽序列对 多肽自组装的影响。结果发现，不同序列的氨基酸自 组装多肽HLB值不同，含有较多天冬氨酸的多肽序列形 成亲水性多肽，而苯丙氨酸含量较高的多肽序列则形 成疏水性多肽。 2021/

3、6/207 n3.溶剂的影响 溶剂的性质及结构上的不同都可能导致自组装体 系结构发生重大改变。任何破坏非共价键的溶剂,都可 能会影响到自组装过程的进行,包括溶剂的类型、密度、 值以及浓度等。 Mingyan Yan等人在使用狭鳕皮肤胶原蛋白进行自组装的时候发现， 当胶原蛋白浓度达到0.6mg/ml时，可加速自组装过程，这一结果说明高 浓度可加速自组装过程；当ph值为7.2时，自组装速率常数最大；当NaCl 浓度为30至60mM时，更适合于胶原蛋白自组装 2021/6/208 表征手段 n1. 扫描隧道显微镜（STM）、扫描电镜(SEM) 和原子力显微镜(AFM):排列、取向、空间构 象 n2.

4、红外光谱、核磁共振谱（NMR）、荧光分析 和光电子能谱能获得组装体系的分子结构信息； 椭圆光度法、X射线衍射晶体分析及极化光谱 法用来研究自组装膜的厚度、结构组成等性质； 接触角法可了解表面疏水亲水性；差示扫描量 热（DSC）用以研究体系热力学性质。 2021/6/209 研究进展 n一.多糖及其衍生物的自组装 壳聚糖分子链上的氨基和羟基都可以作为 化学修饰的位点，通过一定的化学改性就可以 得到含有不同种类亲疏水性链段的壳聚糖衍生 物，大大增加了它在药物缓释体系中的应用。 2021/6/2010 n1.制备了脱氧胆酸改性的壳聚糖并且在水溶液中组装 成161180nm 的颗粒 n2.采用乙二醇对

5、壳聚糖分子进行接枝改性以增强其水 溶性，从而改善壳聚糖在中性环境下的溶解性问题 n3.在亲水性壳聚糖的基础上，研究者们又在壳聚糖分 子链上接枝不同的疏水链段来改善其两亲性 2021/6/2011 n二.蛋白质的自组装 蛋白质分子的自组装主要通过在蛋白质溶 液中加入有机溶剂、改变温度或者pH值等方法 来实现，从而得到所需要的纳米结构。 目前来说，蛋白质分子自组装最常用的方 法就是去溶剂法。 2021/6/2012 n1.利用有机溶剂使得蛋白质分子去溶剂 化，然后用戊二醛交联得到蛋白质纳米 颗粒。 n2.利用乙醇对人血清白蛋白的去溶剂化 作用得到纳米颗粒 n3.利用丝蛋白的特殊结构 2021/6/

6、2013 应用 n主要用于纳米药物载体制备 n主要包含蛋白质( 如明胶、白蛋白、丝蛋 白等) 和多糖( 如壳聚糖、海藻酸钠、环 糊精、果胶等) 两大类。 2021/6/2014 1.自组装肽/鞣质酸 双（N-乙酰氨基-苏氨酸） -1,5 - 戊烷二羧酸二甲酯 庚二酸（0.15克，0.94毫摩 尔）,EDAC（0.05克，0.32 毫摩尔）和1 - 羟基苯并三唑 （0.05克，0.37毫摩尔）溶 解在DMF中,该混合物被冷却 至5并振摇1小时。然后加 入苏氨酸甲酯盐酸盐（0.3克 ，1.8毫摩尔），和三乙胺（ 5升），5 下搅拌24小时 2021/6/2015 2.姜黄素 20个氨基酸 组成，赖

7、氨 酸和缬氨酸 交替组成两 个臂，由于 赖氨酸带电 性质，静电 斥力作用多 肽折叠成一 个发夹，缬 氨酸具有疏 水性，发夹 与发夹之间 通过疏水性 与横向氢键 得到延伸。 2021/6/2016 3.海藻酸钠 n n由古洛糖醛酸（记为G酸）及其立体异构体甘露 糖醛酸（记为M酸）两种结构单元以三种方式 （MM段、GG段和MG段）通过(1-4)糖苷键链接 而成的一种无支链的线性共聚物 2021/6/2017 17 4.环糊精环糊精 n 环糊精的结构 n 羟基OH构成环糊精的亲水表面 n 碳链骨架构成了环糊精的疏水内空腔 hydrophilic surface Hydrophobic cavity 2021/6/2018 18 环糊精接上一个疏水基团（如Ph-C4H9），这个基团 通过识别环糊精疏水性的内腔，自组装成长链。 2021/6/2019 展望 n1.自组装问题的缺陷是明显的，目前所做的研究更多 的是关注自组装体的结构和功能,而对于自组装过程的 形成机制却很少被揭示,进一步探索