纳米材料形貌和性能调控的仿生自组装研究进展

纳米材料在纳米尺度展现出的特殊性质,相较于宏观尺度材料表现出众多优异特性,在力学、声学、光学、磁学、电学、热学等各种领域具有良好的应用前景。纳米材料的仿生自组装技术模拟活体生命活动,使纳米材料基于非共价键的相互作用,自发形成稳定结构,现已成为制备纳米材料的主要方法之一。仿生自组装技术是"自上而下"方法中的重要技术手段,这种合成方式有望代替传统的"自上而下"加工技术,实现单个原子或分子在纳米尺度上构造特定结构和功能的器件。另外,仿生自组装技术虽然以化学过程为主,但又有物理过程,并且结合了"仿生学"的优点,具有定向构造纳米材料的特点,是众多交叉学科的热门研究手段。本文重点介绍了纳米材料在形貌和性能调控中不同的仿生自组装合成策略,包括屏蔽效应的位相选择自组装、双相界面协同效应的仿生自组装、场诱导定位效应的功能器件一体化制备、光诱导自组装以及羟基氢键驱动的分相自组装,总结了仿生自组装纳米材料的特性,归纳了自组装技术在传感器、表面拉曼散射、生物医疗等领域的应用,并对纳米材料仿生自组装技术的发展前景进行了展望。

量子化学计算研究自由基相互作用的双稳态轮烷的穿梭机理

设计了一种氧化还原驱动的可切换的双稳态轮烷。以双百草枯-对苯双自由基双阳离子环(CBPQT^(2(·+)))作为大环分子,主链分子上有2个结合位点,即4,4′-联吡啶自由基阳离子BIPY^(·+)和2,6-二氧亚萘基(DOP)位点。运用密度泛函理论对大环分子在主链分子上的运动机理进行研究,并通过量子力学理论计算分析大环分子CBPQT^(2(·+))与主链分子上2个结合位点BIPY^(·+)和DOP之间的弱相互作用,证明了氧化还原反应控制自由基络合物的形成和解离可以驱动CBPQT^(2(·+))环沿着主链分子的2个结合位点间实现往复运动。

虚拟筛选和分子动力学模拟研究:筛选弗林蛋白酶的潜在抑制剂

通过分子对接和分子动力学模拟的方法,进行基于弗林蛋白(Furin)受体的虚拟筛选,以寻找Furin的潜在抑制剂。利用Sybyl软件构建基于Furin受体的药效团模型,在ZINC数据库中筛选出符合药效团模型的小分子,将小分子与Furin蛋白进行分子对接,最终筛选出4个符合条件的小分子。对4个复合物进行100 ns分子动力学模拟,并对轨迹进行RMSD和RMSF分析。通过分子力学-广义Born表面积法(MMGBSA)分析Furin受体和小分子配体平衡后的结合能,对比发现ZINC7664的结合能最低。所以小分子ZINC7664与Furin受体的结合最稳定,具有较好的应用前景,可用于设计有效的抑制Furin的药物。

LilrB2蛋白与Aβ(16-21)双链的结合

LilrB2蛋白与Aβ(1-42)寡聚态的结合会造成阿尔茨海默症的某些症状,研究其中的结合方式对设计针对性抑制剂具有重要意义。以lilrB2蛋白和Aβ(16-21)双分子链为研究对象,通过分子对接设定3个不同构象作为分子动力学模拟起点,分析3组体系的模拟轨迹,发现lilrB2蛋白上的ASP23残基与Aβ(16-21)单支链上的LYS残基有较强的相互作用,对受体和配体结合起到了重要的影响。在不同结合状态下,lilrB2蛋白的CYS142和SER24残基与Aβ(16-21)支链上VAL、PHE和ALA残基的疏水作用也有利于lilrB2蛋白和Aβ(16-21)双分子链的结合。