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天然胶原的自组装行为调控——分子手性与纳米尺寸

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天然胶原的自组装行为调控——分子手性与纳米尺寸

作者：李斯曼武汉轻工大学

学位级别：硕士

胶原蛋白是生命体内含量最丰富的蛋白质之一,其广泛存在于动物皮肤、骨骼和跟腱等组织中,也是水产、畜牧等农产业加工废弃物(鱼皮、鱼鳞、牛跟腱、猪皮等)的主要成分之一。由于天然胶原蛋白具有优异的生物相容性、良好的生物降解性以及... 详细信息

胶原蛋白是生命体内含量最丰富的蛋白质之一,其广泛存在于动物皮肤、骨骼和跟腱等组织中,也是水产、畜牧等农产业加工废弃物(鱼皮、鱼鳞、牛跟腱、猪皮等)的主要成分之一。由于天然胶原蛋白具有优异的生物相容性、良好的生物降解性以及低免疫原性,因而在食品科学、医学美容、生物材料等领域得到广泛使用。自组装是天然胶原蛋白的最重要分子行为特征之一。在体内,胶原蛋白首先通过分子间疏水作用、氢键、离子键等相互作用形成微纤维,微纤维再进一步聚集成胶原纤维,从而为皮肤、跟腱、瓣膜等组织提供强大的生物力学性能。在体外,具有三螺旋结构的胶原蛋白在理想的浓度、温度、p H等条件下也能自组装形成胶原纤维或胶原凝胶,且经过自组装所形成的产物在机械性能、热稳定性和生物学性能都有显著提升。正因为此,基于胶原自组装行为的认知和产品的构建引起了科学工作者的极大关注。近年来,利用天然胶原自组装分子行为所构筑的胶原纤维和胶原凝胶已被成功应用于食品科学、生物材料、医学美容等领域。但是,胶原的不同应用领域对其性能提出了差异化的需求。在此背景下,实现胶原自组装分子行为调控并进而调节自组装产物性能非常重要。手性是自然界的基本属性之一,小到基本粒子、原子核、简单的无机分子和高级的生物大分子,大到人体结构、天体运动以至浩渺宇宙,物质在其存在形态和运动方式上都与分子手性密切相关。大量的研究表明,分子手性在核酸组装、蛋白质吸附以及细胞粘附、生长和增殖中扮演着非常重要的角色。然而,分子手性对天然胶原自组装的调控作用缺乏认知。鉴于此,本部分将牛跟腱胶原为模板,通过D(L)-谷氨酸的引入探讨分子手性对天然胶原自组装分子行为的调控作用。结果表明,D-谷氨酸存在下牛跟腱胶原自组装的速率快于相应的L-谷氨酸体系。同时,L-谷氨酸体系中自组装所形成的胶原纤维展现出更大的直径。而且,与L-谷氨酸体系相比,D-谷氨酸体系中胶原凝胶具有更好的热稳定性和更优越的机械性能。纳米尺寸是纳米材料重要的性质之一,也是影响纳米材料性能的主要因素。研究表明,纳米尺寸对纳米材料在药物靶向输送、生物传感、生物成像、生物编码等领域的应用前景和性能具有重要的影响。但是,纳米尺寸对牛跟腱胶原自组装行为的影响尚不明晰。基于此,本部分将以牛跟腱胶原为研究对象,利用氧化石墨烯的尺寸可调性开展纳米尺寸对胶原自组装分子行为的影响研究。结果表明,氧化石墨烯的引入抑制了胶原自组装,且尺寸较大氧化石墨烯的抑制效果更强。同时,与尺寸较小氧化石墨烯相比,尺寸较大氧化石墨烯的引入可以得到热稳定更优、吸水性能更强的胶原纤维。而且,在尺寸较大氧化石墨烯存在下牛跟腱胶原自组装所构建的胶原凝胶具有更好的机械性能。这些结果表明,分子手性和纳米尺寸有望成为天然胶原自组装分子行为和产物性能调控的新手段,并有助于拓展天然胶原的应用范围。

关键词：天然胶原自组装分子手性纳米尺寸性能

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分子手性——生命起源的指示灯

科学 1999年第3期51卷 22-25页

作者：罗辽复内蒙古大学物理系教授呼和浩特010021

生命是一个小概率事件,必须在一系列相互连接的偶然性中找到一条通向生命之路。在生命起源的探索中,分子手性是一盏指示灯。手性是生物化学的第一原理分子手性是指分子结构的左右不对称性(镜象不对称性)。它和分子的光学性质有关,故又... 详细信息

生命是一个小概率事件,必须在一系列相互连接的偶然性中找到一条通向生命之路。在生命起源的探索中,分子手性是一盏指示灯。手性是生物化学的第一原理分子手性是指分子结构的左右不对称性(镜象不对称性)。它和分子的光学性质有关,故又称为光活性。19世纪中叶。最早研究这种不对称性的巴斯德(***)注意到,这种立体异构和生命过程有关。他指出:'如果没有生命,就不能产生不对称分子。'其涵义是:在无生命的自然界,左右不对称的两种对映异构体(L-型和 D-型)是等量存在的;而在生物体中。

关键词：手性生命起源不对称分子手性

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分子手性的研究进展及其教学意义

中学课程资源 2023年第6期19卷 21-23页

作者：吴岩张莹渤海大学化学与材料工程学院辽宁锦州121000

分子手性的发现在化学史上具有代表性意义,由分子手性发展而来的手性合成技术已经被广泛应用于医药化学、生物学、催化等研究领域。在有关分子手性的化学教学过程中,教师应充分渗透分子手性的发现背景、发展历程、研究进展等化学史,培... 详细信息

分子手性的发现在化学史上具有代表性意义,由分子手性发展而来的手性合成技术已经被广泛应用于医药化学、生物学、催化等研究领域。在有关分子手性的化学教学过程中,教师应充分渗透分子手性的发现背景、发展历程、研究进展等化学史,培养学生的科学态度和创新意识,提高学生以化学视角解决问题的能力,通过文献综述对分子手性的发现背景、发展历程、研究进展进行系统的阐述,为中学化学教师提供一定的参考。

关键词：分子手性化学史学科交叉融合核心素养

杨成：拓展绿色与纳米超分子手性光化学新领域

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科技中国 2012年第12期 82-83页

作者：李玉高敏娜

超分子化学是一门处于近代化学、材料化学和生命科学交汇点的新兴学科，是21世纪科研领域新概念和高技术的一个重要源头。

关键词：分子手性光化学纳米超分子化学近代化学新兴学科生命科学材料化学

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光可改变人造超分子手性镜

中国光学 2012年第5期5卷 550-551页

美国科学家首次研制出一种人造分子，可用一束光改变其手性，这种分子可应用于包括生物医学研究、国土安全和超高速通讯在内的太赫兹技术领域，相关研究发表在《自然-通讯》杂志上。

关键词：分子手性人造分子高速通讯美国科学家生物医学国土安全太赫兹

基于分子手性传导的等离激元光学活性现象研究

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基于分子手性传导的等离激元光学活性现象研究

化学所在卟啉超分子纳米结构的可控组装、超分子手性研究方面取得新进展

中国化学会第八届全国分子手性学术研讨会

作者：王荣瑶张向东北京理工大学物理学院

针对有机分子与金属纳米颗粒复合的自组装体系,我们研究了从分子到等离激元纳米结构的手性传导现象及物理机理[1-10],包括（1）手性分子-金属颗粒之间电磁相互作用的光学活性起源,（2）在分子-金属纳米颗粒一维聚集体结构中,基于热节效... 详细信息

针对有机分子与金属纳米颗粒复合的自组装体系,我们研究了从分子到等离激元纳米结构的手性传导现象及物理机理[1-10],包括（1）手性分子-金属颗粒之间电磁相互作用的光学活性起源,（2）在分子-金属纳米颗粒一维聚集体结构中,基于热节效应的分子手性的光学传导与等离激元CD效应。此外,我们探讨了基于等离激元圆二色光谱技术的分子手性传感应用[1,3,6,8],以及当前手性等离激元光谱在实现超高灵敏度分子手性探测和定量分析方面存在的问题。

关键词：分子手性手性传导纳米等离激元光学活性

来源： cnki会议评论

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化工新型材料 2011年第1期39卷 128-128页

作者：化信

近几年，在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，中国科学院化学研究所胶体、界面与化学热力学院重点实验室一直致力于功能单元的设计与界面的超分子组装。最近，研究人员在金属卟啉的可控组装、多维高级结构和超分子... 详细信息

近几年，在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下，中国科学院化学研究所胶体、界面与化学热力学院重点实验室一直致力于功能单元的设计与界面的超分子组装。最近，研究人员在金属卟啉的可控组装、多维高级结构和超分子手性研究方面取得了新进展。

关键词：中国科学院化学研究所可控组装分子手性金属卟啉分子纳米结构国家自然科学基金超分子组装重点实验室

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化学所在超分子手性组装研究方面取得新进展

化工新型材料 2017年第9期45卷 253-253页

作者：新型

作为三维物体的基本属性之一，手性广泛存在于自然界中，大到宇宙中的银河系、小到微观的分子、粒子体系。对于手性的研究不仅有助于我们加深对地球生命甚至是宇宙起源的认识，而且在生命科学、制药以及材料科学等领域也有着非常重要的... 详细信息

作为三维物体的基本属性之一，手性广泛存在于自然界中，大到宇宙中的银河系、小到微观的分子、粒子体系。对于手性的研究不仅有助于我们加深对地球生命甚至是宇宙起源的认识，而且在生命科学、制药以及材料科学等领域也有着非常重要的现实作用。中科院化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室的科研人员一直致力于探索在界面和超分子凝胶等自组装体系中超分子手性的产生、传递、放大和调控的规律。

关键词：中科院化学所分子手性自组装体系宇宙起源重点实验室三维物体地球生命生命科学

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科学家首次用光改变人造超分子手性

电子元件与材料 2012年第8期31卷 36-36页

据物理学家组织网7月11日（北京时间）报道，美国科学家首次研制出一种人造分子，可用一l束光改变其于性，这种分子可应用于包括生物医学研究、国土安全和超高速通讯在内的太赫兹技术领域，相关研究发表在《自然·通讯》杂志上。

关键词：美国科学家分子手性人造分子用光高速通讯北京时间物理学家生物医学