自組裝環(huán)肽納米管的分子模擬研究.pdf

1、由D，L-氨基酸交替連接形成的環(huán)狀分子，采用平環(huán)狀構象，通過氨基酸上的C=O和N-H基團與相鄰環(huán)間形成分子間氫鍵，而自組裝成開放型的環(huán)肽納米管。環(huán)肽納米管結構簡單、穩(wěn)定，易于合成，通過控制環(huán)肽氨基酸的數(shù)目和種類可以得到適合尺度和外壁性質的納米管?；诃h(huán)肽納米管優(yōu)越的結構特性，其在分子識別、生物離子通道、超分子自組裝、藥物設計、電子器件、光電材料和催化材料等方面有許多潛在的應用價值。成為物理、化學、生物和材料科學交叉學科中的研究熱點。

2、r>　　然而環(huán)肽納米管特別易于聚集，其結構和性質的實驗研究比較困難。分子模擬可以在原子水平上對納米尺度的結構進行細致的研究，為此本文利用分子模擬方法，建立了cyclo-[D-Ala-L-Ala]n(n=3,4,5,6,7,8), cyclo-[D-Phe-L-Ala]n(n=3,4,5,6,7,8)和cyclo-[(1R,3S)-γ-Acc-D-Phe]n(n=3,4)三個環(huán)肽系列的單體、二聚體以及納米管模型，對環(huán)肽單體構象、二聚體的結

3、構和性質、自組裝納米管的結構和性質以及納米管的自組裝和傳輸機理進行了系統(tǒng)的研究。
　　研究結果表明，在cyclo-[D-Ala-L-Ala]n(n=3,4,5,6,7,8), cyclo-[D-Phe-L-Ala]n(n=3,4,5,6,7,8)環(huán)肽體系中，隨著n的增大，分子的構象數(shù)增大，環(huán)肽越不容易保持平環(huán)狀的構象；預言了實驗上還沒有得到的n=7，8的環(huán)肽納米管的平環(huán)狀分子構象，揭示了環(huán)十四和環(huán)十六肽納米管存在的可能性。

4、　　當環(huán)肽由不同種氨基酸組成時，尤其在雜環(huán)肽中，它的兩個殘基面會產生差異，從而影響自組裝體的性質。在α，γ雜環(huán)肽cyclo-[(1R,3S)-γ-Acc-D-Phe]n(n=3,4)中，由于單體的殘基面分別由α，γ-氨基酸殘基控制，因此存在差異。由不同氨基酸殘基面接觸形成的α-α型二聚體比γ-γ型二聚體穩(wěn)定。以不同的殘基面相接觸和作為端口的二聚體表現(xiàn)出對CHCl3分子不同的吸附和解吸能力。因此，可以通過改變納米管端口殘基面上的基團結構，

5、對納米管傳輸通道實現(xiàn)改性。
　　環(huán)肽納米管的內、外徑和納米管壁厚通過分析納米管中的原子濃度分布得到。具有相同殘基數(shù)的納米管具有相同的內徑；納米管的外徑大小受側鏈影響；具有相同側鏈的納米管的壁厚相同。水分子在反平行的環(huán)肽納米管中沿軸向呈現(xiàn)一維雙向擴散，分子的擴散速度隨納米管直徑的增大而加快。
　　在環(huán)肽納米管中，環(huán)間的超分子協(xié)同作用會改變單體和二聚體在納米管中的結構和性質。受限于環(huán)肽納米管中的水分子在氫鍵作用下協(xié)同運動；CHC