超分子组装体作为蛋白质药物载体的研究进展

蛋白质药物被广泛应用于治疗多种疾病,但本身易被体内蛋白酶水解因而大大降低其生物利用率。多种生物分子及合成高分子能与蛋白质药物形成可控的超分子组装体,由于其具有良好的生物相容性及可降解性,近年来被广泛应用于药物递送系统。综述了近年来国内外基于超分子组装体的蛋白质给药体系的研究,详细介绍了多种体系的制备方法及作用机理。

基于单分子荧光团构筑多色超分子组装体

超分子组装体是基于分子间的非共价作用形成的具有一定结构和功能的聚集体,将其与多色荧光材料结合可实现其在生物成像、化学传感以及智能防伪材料等领域应用,因此,受到了科研工作者广泛关注.目前,多色荧光材料一般是通过结合多种荧光团的方式来实现不同颜色的构筑,但其需要进行多个不同荧光分子的制备,且合成复杂.而基于单一荧光分子制备多色超分子组装体的方法相对简单.只需制备一种荧光分子,而且合成相对容易且荧光颜色灵活可调.通过利用单分子荧光团构筑多色超分子组装体对于研究超分子自组装过程以及开发新型多色荧光功能体系具有重要意义.本文聚焦多色荧光超分子组装体的研究和发展现状,重点介绍了本课题组基于单分子荧光团制备的不同拓扑结构的多色超分子组装体及其功能应用并对该领域的未来发展进行了展望.

2,7-萘二磺酸阴离子导向五元瓜环基超分子自组装体的制备及其荧光检测性能

通过引入2,7-萘二磺酸(2,7-NDA2-)阴离子作为结构导向剂,与五元瓜环(Q[5])和过渡金属离子(Co^(2+)、Ni^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+))在水热条件下制备了4种新颖的Q[5]基超分子自组装体(Q[5]-SA),即{[M(H_(2)O)4(Q[5])]·(NDA)}·x H_(2)O(M=Co (1)、Ni (2)、Zn (3))和{[Cd2Cl2(H_(2)O)4(Q[5])]·(NDA)}·13H_(2)O (4)。单晶X射线衍射测试结果表明,自组装体1~3同构,其中Q[5]仅一端的部分端口羰基氧原子与金属离子配位形成简单配合物;而4中Q[5]的2个端口均与金属离子Cd^(2+)配位形成了一维配位链。在自组装体1~4中,配体2,7-H_(2)NDA均全脱质子,形成2,7-NDA2-阴离子平衡体系电荷,但均未能与金属离子配位,而在2,7-NDA2-阴离子与Q[5]外壁之间的瓜环外壁作用下进一步形成三维超分子结构。此外,还研究了自组装体1和4的荧光传感性能,结果表明它们都能够作为抗生素诺氟沙星(NFX)的比率型荧光探针。

2,7-萘二磺酸导向构筑的五元瓜环-碱金属及碱土金属基超分子自组装体及其溶剂识别

以2,7-萘二磺酸(2,7-H_(2)NDA)作为结构导向剂,与五元瓜环(Q[5])和碱金属、碱土离子(K^(+)、Rb^(+)、Mg^(^(2+))、Ca^(^(2+)))在水热条件下制备出了4种新颖的Q[5]基超分子自组装体[K_(2)(H_(2)O)_(4)(Q[5])](2,7-NDA)·4H_(2)O(1)、[Rb_(2)(H_(2)O)_(5)(Q[5])](2,7-NDA)·3H_(2)O(2)、[Mg(H_(2)O)_(4)(Q[5])](2,7-NDA)·8H_(2)O(3)和[Ca(H_(2)O)_(4)(Q[5])](2,7-NDA)·10H_(2)O(4)。单晶X射线衍射测试结果表明,自组装体1和2具有相同的结构:Q[5]分子与金属离子配位形成的是“分子胶囊”;而在3中Q[5]与Mg^(2+)配位形成的是1∶1型简单配合物结构;在自组装体4中,Q[5]与Ca^(2+)配位形成的是一维Q[5]-Ca^(2+)配位聚合物链结构。这些结构中2,7-NDA^(2-)阴离子平衡了体系电荷,且通过其与瓜环外壁之间的弱相互作用,促进自组装体最终构筑成三维超分子结构。此外,还研究了自组装体4的溶剂识别荧光传感性能,结果表明其能够作为有机溶剂丙酮和DMF的猝灭型荧光探针。

环糊精超分子组装体与核酸的相互作用

环糊精是一类由6～8个D-型葡萄糖连接而成的环聚多糖分子,目前已广泛应用于化学和生物学的许多领域.综述了一些生物活性的环糊精超分子组装体,如环糊精假聚轮烷、环糊精/金纳米粒子组装体、环糊精/富勒烯组装体、环糊精/碳纳米管组装体等的构筑及其与核酸的相互作用,如对核酸的切割、凝聚、传递作用和对核酸酶的抑制作用等方面的研究进展.

基于芳香分子-糖类手性超分子组装体及功能

手性超分子组装体广泛存在于自然界中,因其在材料、化学和生物学等领域广阔的应用前景,引起了科学家们极大的兴趣。其中以糖类分子作为手性源,经分子自组装构筑手性超分子组装体的研究已成为超分子化学领域的研究热点之一。本文综述了基于糖类修饰的苝酰亚胺分子、偶氮苯分子、联苯类分子和卟啉类分子等芳香分子化合物经自组装构筑的手性超分子组装体,介绍了其在有机溶剂和水的混合溶剂、水中的凝胶性质,超分子手性特征和功能,糖分子类型与超分子组装体手性间的关系等,并对基于糖类的手性超分子组装体的前景进行了展望。

分子自组装及超分子自组装体的研究进展

基于分子自组装的超分子科学是21世纪的新概念和高新技术的重要源头之一.简要介绍了超分子体系,阐述了分子自组装的基本概念和特点,系统地总结并评述了超分子自组装体的最新进展和成果,并展望了超分子自组装研究的发展前景.

环糊精超分子组装体的研究进展

环糊精是由若干个D-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键连接而成的环状低聚糖,具有一个亲水性的外表面和一个疏水性的空腔。利用主客体相互作用,环糊精及其衍生物能够选择性地与大小匹配的疏水性客体分子形成各种超分子包合物。本文概述了环糊精的结构与性质,并介绍了近年来国内外以环糊精为基础的纳米粒子、水凝胶等超分子组装体的设计原理、作用机制、刺激响应及应用特点,并对环糊精超分子组装体的前景进行了展望。

在四氯合锌离子诱导下反式六元瓜环与碱金属离子构筑的配位超分子自组装体（英文）

在盐酸介质中,通过四氯合锌离子诱导,碱金属离子能与反式六元瓜环端口羰基氧原子直接配位构筑形成超分子自组装体。单晶结构表明在HCl介质中,四氯合锌离子形成"蜂巢结构",而且在[ZnCl_4]^(2-)诱导作用下,碱金属离子和反式六元瓜环端口羰基氧直接配位形成一维超分子自组装体而填充在"蜂巢结构"中。

自组装超分子前驱体制备管状氮化碳及模拟太阳光光催化降解水中双氯芬酸

石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4),GCN)作为一种新型无金属二维材料,因在可见光驱动下能够降解水中新有机污染物而备受关注.但传统石墨相氮化碳存在比表面积小与活性位点少的弊端,严重限制了其应用前景.为改良氮化碳性能,利用超分子自组装前驱体热聚合方法成功制备了微米级管状石墨相氮化碳(TCN),使用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等技术手段,对TCN的形貌、元素组成、晶体结构、电化学性能等进行表征.研究还选取双氯芬酸(DCF)作为目标污染物,探索其降解行为与机理.结果表明:①TCN基本结构单元为七嗪环,但比表面积(20.9 m^(2)/g)较GCN增加了1倍以上.②TCN(100)晶面暴露增强,晶面调控暴露出更多七嗪环边缘氮原子的孤对电子,利于光生电子激发和载流子分离,从而增强光催化活性.③TCN能带带隙为2.48 eV,小于GCN(2.69 eV),说明TCN对可见光的吸收能力提升.④莫特-肖特基曲线、光电流、阻抗谱图和扫描伏安谱图等电化学性能测试结果表明,TCN的光生电子转移效率大幅提升,有利于抑制光生空穴-电子对(h^(+)-e^(-))的复合.⑤TCN在模拟太阳光驱动下降解双氯芬酸(DCF)的动力学试验中准一级动力学常数(k_(1))达6.99×10^(-2) min^(-1),是GCN的5.5倍.⑥电子自旋共振谱(ESR)和自由基淬灭试验证实,体系中超氧根自由基(·O_(2)^(-))是最重要的活性氧物种,光生空穴(h^(+))也对DCF的降解有贡献.研究显示,以超分子自组装的方式制备石墨相氮化碳的前驱体将有助于促进氮化碳可见光吸收、加速载流子分离,并提升光催化活性.

分枝型聚乙烯亚胺／寡核苷酸组装体的制备及细胞摄取研究

目的制备分枝型聚乙烯亚胺(B-PEI)/反义寡核苷酸(ASON)超分子组装体(assembly)。方法分析(Zetasizer)组装体的粒径分布及Zeta电位,观察组装体的形态,单因素实验优化制备工艺条件。琼脂糖凝胶电泳分析组装体中ASON的包封率及组装体中ASON抗DNaseⅠ降解的能力。激光扫描共聚焦显微镜观察细胞的摄入情况。结果N/P(B-PEI含有氮原子的摩尔数/ASON含有磷原子的摩尔数)为4·0时制得粒径较小,Zeta电位较高的B-PEI/ASON超分子组装体,组装体呈球状,形态规则。N/P高于3·5时ASON的包封率接近100%,B-PEI/ASON超分子组装体荷载的有较强的抗酶解能力。共聚焦显微镜观察结果表明,组装体明显提高细胞对ASON的摄入率。结论B-PEI是一种组装能力强的多聚阳离子,B-PEI/ASON超分子组装体具有较好的物理化学性质,并能够显著增加细胞摄入率。

基于大环化合物的刺激响应组装体的研究进展

由可逆的非共价相互作用形成的超分子组装体引起了极大的关注。大环主体因其独特的主客体性质是构建超分子组装体的主要部分。大环化合物的多样性导致形成了极好的亲和性和选择性的超分子组装体,这些超分子组装体可以通过改变主体的空腔来调节。通过外部刺激,例如光、pH、氧化还原反应来控制组装体。通过利用主客体之间的可逆性,已经成功地制备了具有刺激响应功能的材料和传感器。冠醚的结构简单且易于官能化,环糊精和葫芦脲在水介质中显示出更高的溶解度,而柱芳烃的刚性结构则易于形成有机体。因此,有望将这些动态组装体应用于纳米技术、药物递送等领域。亚纳米级和微米级超分子组装体如胶体和囊泡将成为未来智能设备的发展趋势。

咪唑类离子液体的研究进展

咪唑类离子液体以其独特的物理化学性质和在众多领域的巨大应用潜能而引起广泛的关注。本文结合我们的研究工作,对近期国际上关于咪唑类离子液体的气-液和液-液平衡、咪唑类离子液体的表面活性剂行为、传统表面活性剂在咪唑类离子液体中聚集体的形成、表面活性剂/水(油)/咪唑类离子液体三元体系超分子自组装体形成等方面的一些主要研究成果进行了综合评述。在此基础上,提出了进一步开展非传统表面活性剂/离子液体体系超分子自组装体及离子液体结构对聚集体形成、结构、性质影响等研究的设想。

超分子手性组装体的构建与应用

超分子手性组装体通常由多种非共价相互作用协同驱动形成,是一类具有独特手性限域微环境的软物质,对材料工程、生命科学、光学器件、催化合成等领域的发展具有重要作用.其主要构建方法分为三种:手性基元组装、手性因素诱导非手性基元组装、非手性基元对称性破缺组装.通过分析近年来的研究成果,归纳了利用这三种方法构建超分子手性组装体的一般策略,并简要综述了超分子手性组装体在手性模板、手性识别、圆偏振发光及不对称催化领域中的应用进展与亟需弥补的缺陷.随着研究的深入,手性传递机制将得到进一步解释,未来将有助于人们理解生命体内的手性现象,有望最终解答自然界中的手性起源问题.

多电荷环糊精的超分子组装

多电荷环糊精作为一类具有优异的水溶性、低生物毒性和高电荷密度的大环主体,可与有机、无机和生物分子通过疏水的空腔和静电相互作用等多种协同作用力构筑具有稳定拓扑形貌、功能多样性和刺激响应性的智能超分子组装体而被广泛研究.综述了近年来以正/负电荷及两亲性多电荷环糊精作为主体构筑的具有pH、光、酶、氧化还原、磁和多重刺激响应的智能超分子组装体以及其在药物传递、控制释放和传感检测等领域应用的最新研究进展,并对多电荷环糊精智能超分子组装体所面临的挑战和未来的发展进行了探讨.

手性光学开关研究

手性是自然界的普遍现象,有关超分子手性的研究由于超分子体系中分子间非共价相互作用的可调性逐渐引起了人们的研究兴趣。本文综述了手性光学开关研究的最新进展,介绍了如何设计分子体系,由手性分子制备手性光学开关;基于超分子思想,介绍了由非手性分子参与形成的手性光学开关,并最终制备出完全由非手性分子组装得到的手性光学开关。

磺酸化β-环糊精与吉西他滨药物分子键合及组装

基于环糊精的主-客体键合及其组装行为是超分子化学领域的研究重点.本文利用核磁共振、圆二色光谱、分子模拟以及微量热滴定等方法探究了磺酸化?-环糊精(1)和吉西他滨(2)的键合模式、键合常数以及热力学参数.核磁等实验说明,吉西他滨客体分子中的嘧啶碱基环从大口端进入到环糊精的空腔.微量热滴定数据表明该键合过程是焓驱动过程,并且伴随着不利的熵损失,说明键合过程的驱动力主要来自于疏水、氢键以及范德华相互作用.进而通过丁达尔、光散射以及电镜实验,表明环糊精与药物分子形成的包合物1·2能够有效诱导十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)聚集形成球形纳米超分子组装体.该三元超分子组装体在设计和制备新型药物传输载体方面具有潜在的应用价值.

葫芦[n]脲应用研究进展

葫芦[n]脲(CB[n]简称CB)及其衍生物是由n个甘脲单元连接而成的大环主体分子,因其特殊的结构和分子识别性能,而受到广泛关注。以共价或非共价的方法,葫芦[n]脲可以构筑出各种功能的纳米超分子组装体,而且还可以赋予超分子组装体很多新颖的物理化学特性,使其在反应容器、表面活性剂、载体、囊泡、分子开关、离子选择性电极等方面展现出极大的应用潜力。本文综述了近年来基于葫芦[n]脲纳米超分子组装体的构筑及应用研究进展,并展望了葫芦[n]脲化合物的发展前景,以期对于进一步构筑具有特定结构和功能的葫芦[n]脲纳米超分子组装体的研究起到积极的促进作用。

基于核苷酸配合物的多级手性的研究进展

手性是自然界中普遍存在的一种特殊对称性.生物体展示了跨多尺度的手性信息与传递的功能.研究多级手性的传递、诱导与放大是涉及化学、生物、物理、材料等多个学科的基本科学问题.从分子手性到宏观手性可在不同的长度与尺度下分为四个层级:构型(分子)手性(一级)、构象手性(二级)、相手性(三级)、宏观手性(四级).基于核苷酸配位超分子组装体的X射线单晶结构研究并结合固(晶)态圆二色谱分析方法是研究多级手性问题的有效途径.深刻认识与理解多尺度的手性组装、手性诱导与手性传递不仅有助于我们认识生物体的结构与功能的关系,而且还为合理设计与合成手性功能材料与人工分子机器提供理论基础.本文基于本课题组在核苷酸手性配位超分子组装体方面的研究成果,阐述了一种有效研究构象手性与相手性的方法,即X射线单晶衍射技术与固态圆二色光谱相关联的手性研究方法.首次将有机化学中的轴手性拓展至一维配位聚合物中而创新地提出“拓展轴手性”的概念.在精确晶体结构数据分析的基础上,揭示了金属配位键、氢键、π-π堆积作用等在手性诱导、手性组装和手性传递等方面的作用.同时,对未来手性研究提出了展望.