一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法
【专利摘要】本发明涉及一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，包括：制备GO；将GO溶解到去离子水中，得到GO溶液；将二肽衍生物Fmoc-FF加入到HFIP中，溶解，得到Fmoc-FF溶液；将Fmoc-FF溶液迅速滴加GO溶液中或将GO溶液加入到Fmoc-FF溶液中，震荡，混匀，得到Fmoc-FF与GO的混合体系；混匀后立即吸取混合体系溶液滴加到干净的二氧化硅薄片上，分别在室温和60℃环境下干燥。本发明方法简单，操作方便，效果明显；所使用的GO制备技术成熟，产量高，材料生物相容性好；制备的Fmoc-FF/GO复合材料在生物材料、超级电容器等方面具有广泛的潜在应用。
【专利说明】一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于二肽衍生物Fmoc-FF领域，特别涉及一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法。
【背景技术】
[0002]多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质，是介于蛋白质和氨基酸之间的一类化合物，是由多种按照特定的排列顺序并且通过肽键连接在一起而形成的。多肽自组装是指在适当条件下氨基酸残基间通过非共价键相互作用自发组合形成的一类结构明确、构造稳定、具有某种理化性能的分子聚集体或超分子结构。由于多肽是由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成，链段上氨基酸残基具有不同的化学结构，多肽可以利用其肽键间氢键作用以及氨基酸残基之间的氢键作用、静电作用、疏水性作用以及31堆积作用等有效实现分子自组装，形成纳米纤维网络，纳米棒，纳米微球，以及纳米管等等。此外，多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质，具有非常好的可降解性、生物相容性，且多肽是人体调控活动、进行代谢的重要物质。因此，近年来多肽的自组装逐渐成为材料学和生物医学等领域的研宄热点。利用多肽自组装技术构建的各种功能性材料也在药物控制释放、组织工程支架材料以及生物矿化等领域内呈现出特有的优势，有着巨大的应用前景。
[0003]到目前为止，人们研宄较多的具有自组装能力的多肽主要有阳离子多肽、两亲性多肽、环状多肽、芳香型多肽等。除了天然多肽，人们也在研宄一些人工合成以及人工修饰的多肽，比如，树枝状大分子修饰的多肽，有机长链修饰的多肽以及特殊官能团结构修饰的多肽。其中，用9-芴甲氧羰基(Fmoc-)修饰的多肽近年来在自组装领域展现出了良好的灵活性与应用前景，受到人们的重视(9-芴甲氧羰基(Fmoc-)在人工合成多肽过程中经常被用作氨基保护基，作为寡肽合成过程的中间体)。而且，自从2005年首次发现Fmoc-FF良好的自组装能力以来，引起了广大研宄者兴趣。相继又有人研宄了 Fmoc-修饰的各种寡肽的自组装性能，包括Fmoc-FRGD、Fmoc-GF、Fmoc-F⑶F、Fmoc-FP、Fmoc-FS等，结果发现，相比寡肽的自组装体，经Fmoc-修饰的多肽自组装材料同样具有很好生物相容性，而且自组装体形态更加丰富。但是单纯地利用Fmoc-寡肽进行自组装仍然不能满足人们对于特殊材料的需求，因此，还需要利用更好的材料对Fmoc-寡肽的组装进行调控。
[0004]石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格排列的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料，由Andre Geim和Konstantin Novoselov首次发现。石墨烯也是至今人类发现的最薄、最坚硬、电阻率最小的材料，其在电子器件、超级计算机、太阳能电池、光子传感器等方面的应用也在逐渐展开。随着研宄的深入，人们发现，氧化态的石墨烯(GO)由于羰基、羟基等基团的存在，具有更好的活性，因此，石墨烯、氧化石墨烯的研宄越来越丰富，不论是其制备方法、分散体系还是与其他材料进行复合。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，该方法简单，操作方便，效果明显；所使用的GO制备技术成熟，产量高，材料生物相容性好；制备的Fmoc-FF/GO复合材料在生物材料、超级电容器等方面具有广泛的潜在应用。
[0006]本发明的一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，包括:
[0007](I)制备GO ;将GO超声溶于去离子水中，通过离心除去大片层的悬浮G0，得到GO溶液；将二肽衍生物Fmoc-FF(九荷甲氧羰基-二苯丙氨酸，购于瑞士 Bachem公司)加入到HFIP中，溶解，得到Fmoc-FF溶液；
[0008](2)将Fmoc-FF溶液加入GO溶液中或者将GO溶液加入到Fmoc-FF溶液中，震荡，混匀，得到Fmoc-FF与GO的混合体系；将混合体系滴加到二氧化硅薄片上，在室温或60°C环境下干燥，即得二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维。
[0009]所述步骤(I)中制备GO的工艺具体为:
[0010]用改进的Hummers方法制备G0，方法如下:
[0011]A.预氧化
[0012]①称取12?18g K2S2OjP 12?18g P 205依次加入到500ml圆底烧瓶中，
[0013]②将圆底烧瓶放入80 °C水浴锅中，
[0014]③量取70?80ml硫酸加入到圆底烧瓶，
[0015]④搅拌20?30min，到溶液变清，
[0016]⑤在防护措施下加入20g石墨烯到圆底烧瓶，
[0017]⑥在80°C条件下搅拌4.5h，
[0018]⑦取出圆底烧瓶，自然冷却数分钟，然后将黑色混合物加入到2L的锥形瓶，
[0019]⑧加入去离子水，将体积定容到2L，并用真空抽滤装置收集固体产物，
[0020]⑨并用去离子水不断淋洗固体产品，检查pH值，直至pH值到5左右，
[0021]⑩将产品干燥过夜。
[0022]B.氧化
[0023]①向2L锥形瓶中加入740?760ml硫酸，
[0024]②在冰水中搅拌，直到温度到达5°C，
[0025]③将预氧化的石墨烯加入到烧瓶中，并搅拌至粉末完全分散，
[0026]④向烧瓶中加入10g KMnO4,
[0027]⑤将烧瓶转移至35°C的水浴锅中，并保持3h搅拌，
[0028]⑥将烧瓶转移至冰水浴中，搅拌下将温度降至10°C左右，
[0029]⑦在3h内缓慢加入IL去离子水，开始阶段尤其少量慢速
[0030]⑧将混合液平均分到另一个2L的锥形瓶中，并用去离子水将每个烧瓶中溶液稀释到2L,
[0031]⑨在搅拌情况下环缓慢向每个烧瓶中加入40?45ml H2O2,并静置30min，
[0032]⑩关闭搅拌，移出磁棒，静置过夜。
[0033]C.酸纯化
[0034]①缓慢滤出上清液，
[0035]②用亲水聚四氟乙烯膜过滤剩余混合物，收集固体产物，
[0036]③用配比为100ml:1L的盐酸与去离子水的溶液淋洗，纯化产物，并不断用玻璃棒搅动收集产物的底部，重复6个周期，每个周期I?2h，
[0037]④淋洗完成后，将产物干燥I?2h，收集干燥产物保存在盛有P2O5的干燥其中，留备后用O
[0038]所述步骤(I)中的超声时间为5-15min，功率频率为40KHz。
[0039]所述步骤(I)中的离心速率为3000rpm，离心时间为lOmin。
[0040]所述步骤(I)中的GO溶液浓度为0.0I?0.03wt %。
[0041]所述步骤(I)中的Fmoc-FF和HFIP的配比为6?12mg:120 μ I。
[0042]所述步骤⑵中的GO溶液和Fmoc-FF溶液的体积比为2ml:40-60 μ I。
[0043]所述步骤(2)中的震荡方式为漩涡震荡仪震荡，震荡时间为30?60s，转速为2000rpm/mino
[0044]本发明鉴于氧化石墨烯片层材料具有很好的柔韧性，并富含羰基、羟基、羧基等活性官能团，能够形成大量活性位点，能与Fmoc-FF多肽形成氢键、范德华力以及类苯环间的JT-JT相互作用等分子间作用力。通过改变作用条件，调控Fmoc-FF在石墨稀溶剂体系中的自组装情况，获得与石墨烯不同结合形式的多肽自组装材料，同时借助石墨烯优异的机械性能、出色电化学性能以及良好的生物相容性，提高多肽自组装材料的强度及其导电特性，拓展其在生物材料以及超级电容器方面的应用。
[0045]在氧化石墨稀的调控下，二肽衍生物Fmoc-FF在二氧化娃表面能够根据石墨稀的加入顺序以及温度的控制自组装成形态各异的结构，通过对比石墨烯加入前后以及加入顺序的不同对Fmoc-FF自组装材料性能的影响，综合评价石墨稀对Fmoc-FF自组装的影响，根据自组装材料的不同，可进一步研宄其在生物材料、超级电容器等方面的应用价值，因此具有重要的科研意义与应用价值。
[0046]有益效果
[0047](I)本发明涉及方法简单，操作简便，效果明显；
[0048](2)本发明使用的氧化石墨烯，具有优异的机械性能，出色电化学性能以及良好的生物相容性，通过控制条件参数，制备出不同结合形式的复合材料，为多肽在生物材料以及超级电容器等领域的应用提供了借鉴。
【专利附图】
【附图说明】
[0049]图1为Fmoc-FF的结构式；
[0050]图2为GO的透射电镜(TEM)照片；
[0051]图3为Fmoc-FF受石墨烯调控前后室温和60°C下在二氧化硅表面自组装材料的扫描电镜结构图；其中a和b分别表示未加石墨烯情况下，Fmoc-FF在室温和60°C下在二氧化硅表面的自组装结构图；c和d表示将石墨烯溶液加入Fmoc-FF溶液后，Fmoc-FF在室温和60°C下在二氧化硅表面的自组装结构图；e和f表示将Fmoc-FF溶液加入石墨烯溶液后，Fmoc-FF在室温和60°C下在二氧化娃表面的自组装结构图。
【具体实施方式】
[0052]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0053]实施例1
[0054](I)用Hummers方法制备GO，方法如下:
[0055]A.预氧化
[0056]①称取12?18g K2S2OjP 12?18g P 205依次加入到500ml圆底烧瓶中，
[0057]②将圆底烧瓶放入80 °C水浴锅中，
[0058]③量取70?80ml硫酸加入到圆底烧瓶，
[0059]④搅拌20?30min，到溶液变清，
[0060]⑤在防护措施下加入20g石墨烯到圆底烧瓶，
[0061]⑥在80°C条件下搅拌4.5h，
[0062]⑦取出圆底烧瓶，自然冷却数分钟，然后将黑色混合物加入到2L的锥形瓶，
[0063]⑧加入去离子水，将体积定容到2L，并用真空抽滤装置收集固体产物，
[0064]⑨并用去离子水不断淋洗固体产品，检查pH值，直至pH值到5左右，
[0065]⑩将产品干燥过夜。
[0066]B.氧化
[0067]①向2L锥形瓶中加入740?760ml硫酸，
[0068]②在冰水中搅拌，直到温度到达5°C，
[0069]③将预氧化的石墨烯加入到烧瓶中，并搅拌至粉末完全分散，
[0070]④向烧瓶中加入10g KMnO4,
[0071]⑤将烧瓶转移至35°C的水浴锅中，并保持3h搅拌，
[0072]⑥将烧瓶转移至冰水浴中，搅拌下将温度降至10°C左右，
[0073]⑦在3h内缓慢加入IL去离子水，开始阶段尤其少量慢速
[0074]⑧将混合液平均分到另一个2L的锥形瓶中，并用去离子水将每个烧瓶中溶液稀释到2L,
[0075]⑨在搅拌情况下环缓慢向每个烧瓶中加入40?45ml H2O2,并静置30min，
[0076]⑩关闭搅拌，移出磁棒，静置过夜。
[0077]C.酸纯化
[0078]①缓慢滤出上清液，
[0079]②用亲水聚四氟乙烯膜过滤剩余混合物，收集固体产物，
[0080]③用配比为100ml:1L的盐酸与去离子水的溶液淋洗，纯化产物，并不断用玻璃棒搅动收集产物的底部，重复6个周期，每个周期I?2h，
[0081]④淋洗完成后，将产物干燥I?2h，收集干燥产物保存在盛有P2O5的干燥其中，留备后用。(2)超声仪将GO溶解到去离子水中，超声时间为5min，功率频率为40KHz，通过离心法(3000rpm, 1min)除去大片层悬浮GO，得到浓度为0.0lwt %的GO溶液；
[0082](3)配制Fmoc-FF溶液；称取Fmoc-FF加入到HFIP中，溶解，得到Fmoc-FF溶液，其中Fmoc-FF与HFIP的配比为50mg:1ml ；
[0083](4)将Fmoc-FF溶液迅速滴加到GO溶液中，震荡(漩涡震荡仪震荡，震荡时间为30s，转速为2000rpm/min)，混匀，得到G0/Fmoc_FF混合体系，其中Fmoc-FF溶液和GO的体积比 20 μ I ; Iml ；
[0084](5)待混合体系凝胶化前立即吸取上述溶液滴加到干净的二氧化硅玻璃盘上，再分别将样品放置于室温和60°C环境下干燥。
[0085]实施例2
[0086](I)用Hummers方法制备G0，同实施例1 ;
[0087](2)借助超声仪将GO溶解到去离子水中，超声时间为15min，功率频率为40KHz，通过离心法(3000rpm，1min)除去大片层悬浮G0，得到浓度为0.03%的GO溶液；
[0088](3)配制Fmoc-FF溶液。称取Fmoc-FF加入到HFIP中，溶解，得到Fmoc-FF溶液，其中Fmoc-FF与HFIP的配比为10mg:1ml ；
[0089](4)将GO溶液迅速滴加到Fmoc-FF溶液中，震荡(漩涡震荡仪震荡，震荡时间为60s，转速为2000rpm/min)，混匀，得到Fmoc-FF/GO混合体系，其中Fmoc-FF溶液和GO的体积比 30 μ I ； Iml ；
[0090](5)待混合体系凝胶化前立即吸取上述溶液滴加到干净的二氧化硅玻璃盘上，再分别将样品放置于室温和60°C环境下干燥。
[0091]对比例
[0092](I)配制Fmoc-FF溶液。称取Fmoc-FF加入到六氟异丙醇(HFIP)中，溶解，得到Fmoc-FF 溶液，其中 Fmoc-FF 与 HFIP 的配比为 50mg:1ml ；
[0093](2)将Fmoc-FF溶液迅速滴加到去离子水中，震荡，混匀，得到Fmoc-FF-去离子水体系，其中Fmoc-FF溶液和去离子水的体积比10 μ I ；lml ；
[0094](3)待混合体系凝胶化前立即吸取适量上述溶液滴加到干净的二氧化硅玻璃盘上，再分别将样品放置于室温和60°C环境下干燥。
【权利要求】
1.一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，包括: (1)制备GO;将GO超声溶于去离子水中，通过离心除去大片层的悬浮G0，得到GO溶液； 将二肽衍生物Fmoc-FF加入到HFIP中，溶解，得到Fmoc-FF溶液； (2)将Fmoc-FF溶液加入GO溶液中或者将GO溶液加入到Fmoc-FF溶液中，震荡，混匀，得到Fmoc-FF与GO的混合体系；将混合体系滴加到二氧化硅薄片上，在室温或60°C环境下干燥，即得二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维。
2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的超声时间为5-15min，功率频率为40KHz。
3.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的离心速率为3000rpm，离心时间为lOmin。
4.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的GO溶液浓度为0.0l?0.03wt%。
5.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的Fmoc-FF和HFIP的配比为6?12mg:120 μ I。
6.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的GO溶液和Fmoc-FF溶液的体积比为2ml:40-60 μ I。
7.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯调控制备二肽衍生物Fmoc-FF自组装纤维的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的震荡方式为漩涡震荡仪震荡，震荡时间为30?60s，转速为 2000rpm/min。
【文档编号】D01F9/00GK104499093SQ201410667562
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】朱利民, 公晓, 聂华丽 申请人:东华大学