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天然氨基酸的组装及超分子软材料认领

作者：

王雪

学位授予单位：

吉林大学

摘要：

蛋白质及多肽等生物大分子在生物化学,超分子化学,材料科学等领域备受关注。然而,组成这些生物大分子的单体-天然氨基酸的性质及组装行为却鲜有关注。天然氨基酸的残基类型多样,性质各异,是构建超分子软材料的理想之选。本论文以天然氨基酸为构筑基元,充分利用氨基酸的主链与侧链化学特性,通过共组装的策略构筑了系列基于天然氨基酸的超分子软材料,研究了其组装驱动力,形成过程及功能特性。首先,我们利用碱性氨基酸（AAs）的主链和侧链质子化特性,通过与杂多酸在酸性条件下的静电共组装构筑了一类超分子水凝胶材料。系统考查了杂多酸的电荷,氨基酸的类型,手性及溶液的p H条件等因素对形成水凝胶的影响。进一步利用多金属氧簇的光致变色性及光热响应性发展了一类具有双重光响应特征的功能性凝胶软材料。其次,我们利用精氨酸和阴离子表面活性剂-脂肪酸（油酸、神经酸）为构筑基元设计了一类简单的精氨酸/长链脂肪酸超分子水凝胶。研究了水凝胶的微观形貌和力学性能并推测了可能的共组装机理:油酸的阴离子COO-与精氨酸侧链阳离子胍基之间通过静电作用和双齿盐桥氢键作用相结合,精氨酸主链α-NH3+与α-COO-之间通过固有的静电吸引（两性离子形式）和氢键作用相结合,从而共组装成三维片状网络结构,并通过毛细力和表面张力包裹水分子形成了稳定的超分子水凝胶。这类凝胶能使湿泡沫稳定存在两周以上,抑制了气泡的明显聚结。最后,在此基础上我们开发了精氨酸/短链脂肪酸超分子热熔胶软材料体系。考察了混合溶液的p H、氨基酸的种类和脂肪酸的链长等因素对形成热熔胶的影响,并推测了可能的共组装机理。探究了热熔胶的粘接性能、耐溶剂性、耐寒性和热稳定性。这类热熔胶遇水可溶,合成过程简单、绿色,可批量制备,是一种环境友好的新型超分子聚合物胶粘剂。

摘要译文

关键词：

天然氨基酸; 杂多酸; 脂肪酸; 超分子组装; 超分子软材料

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

高分子化学与物理

导师：

李文

中图分类号：

O629.71[α-氨基酸及其衍生物]

学科分类号：

070303[有机化学];070306[化学生物学];081704[应用化学]

D O I：

10.27162/d.cnki.gjlin.2022.001057