专利名称：有机小分子调控多肽组装形成二维多肽纳米薄片的方法
技术领域：
本发明属于生物材料技术领域，具体地说，本发明涉及一种引入调节剂分子调控多肽组装进而形成二维多肽纳米薄片的方法。
背景技术：
众所周知，分子自组装已经成为一种制备纳米结构非常有效的的途径，它可以在无外界干扰的情况下，通过分子间各种特异的相互作用，诱导分子形成高度有序的纳米结构。特别在生物以及和生物相关的领域里，这种技术被广泛应用。一些生物分子或者类生物分子，例如多肽和蛋白质，它们可以利用分子间氢键相互作用，疏水相互作用等自组装形成一维或者零维纳米结构，例如一维纳米纤维，纳米管；零维纳米球。人们可以将这些纳米结构广泛的应用在各个领域。例如，一维纳米纤维形成的脚手架结构可以在组织工程中得到应用，零维纳米球结构可以被应用到药物传输的领域中。然而，目前为止，几乎没有研·究报道，利用多肽的组装形成二维有序的纳米结构。二维结构同样是一种非常重要的几何结构，它可以具备独特的表面性质，独特的电学性质，并可以在器件的加工制备等诸多方面得到广泛应用。在2010-2011年间，美国洛伦兹伯克利国家实验室的Zuckermann教授利用一种特意序列的类多肽聚合物，自组装制备得到了大量的超薄二维纳米晶体，这一研究可以帮助人们通过一种非天然的聚合物体系的组装过程来理解多肽和蛋白质组装的机理，并为人们进一步设计制备二维蛋白质纳米结构奠定了坚实的基础(可参考M. Reches, E.Gazitj Science 2003, 300, 625;E. Gazitj G. Rosenmanj Journal of the American ChemicalSociety 2010，132，15632 ; R. N. Zuckermannj et al，Nature Materials 2010，9，454; R.N. Zuckermannj Journal of the American Chemical Society 2011，133，20808.)。
发明内容
基于上述的研究可知，制备一种二维蛋白质纳米结构有着非常重要的理论意义与实际意义。本发明发展了一种利用有机小分子末端调控多肽组装进而形成二维多肽薄片结构的新方法。本发明的目的在于，提供一种制备多肽二维纳米结构的方法，按照下述步骤进行(I)选择一种分子自组装多肽，和选择一种有机小分子调节剂，(2)将所述多肽分子与调节剂分子充分混合，形成混合液；在37°C条件下，孵育7天。其中所述步骤(I)中用于制备二维薄片结构的多肽为一种类表面活性剂多肽，具
体结构为 nh2-kkkfafafafakkk-cooh, nh2-kkkffffffffkkk-cooh, nh2-aaaaaaaakkk-cooh, Nh2-dddffffffffddd-cooh, nh2-dddaaaaaaaakkk-cooh, nh2-dddfafafafaddd-cooh 等，优选地类表面活性剂多肽分子为nh2-kkkfafafafakkk-cooh。其中所述步骤(2)中所述调节剂分子为嘧啶、吡嗪、咪唑、吡咯类氮杂环分子及其衍生物，例如4’ 4-联吡啶、乙烯吡啶，三吡啶、嘧啶等，优选所述标记分子为4，4’ -联吡啶。其中所述的多肽分子与调节剂分子的摩尔比为I :1综上所述，本发明的目的在于发展一种制备二维多肽纳米结构的新方法，通过加入调节剂在分子水平上调控多肽的组装结构，促使多肽形成二维的组装基元，最终形成完整的多肽二维组装薄片结构。本发明至少具有以下有益效果本发明在分子水平上利用引入分子调节剂，调控多肽形成了一种二维自组装薄片结构。本发明利用扫描隧道显微技术在分子水平上观察到了调节剂分子对类表面活性剂多肽组装结构的调控。在分子水平上提供了调节剂分子与多肽相互作用的位点，可以使人们清楚地了解调节剂分子调控多肽组装的机理。本发明利用原子力显微技术和透射电子显微技术揭示了多肽与调节剂分子组装·形成了二维薄片结构。进一步证明了分子水平上调控的有效性。本发明利用定量纳米力学成像技术研究了由多肽与调节剂分子形成的二维组装薄片结构的杨氏模量，进一步探测了此二维结构的力学性质。为发展一种新型的生物纳米材料提供了一条新思路。
图I是类表面活性剂多肽和调节分子的分子结构示意图以及多肽与调节剂分子以不同方式结合时的结合能量；其中a为类表面活性剂多肽的分子和调节剂分子4，4’ -联吡啶分子的结构示意图和卡通示意图，b,为多肽分子与调节剂分子以两种不同方式结合时，简化结合能计算值。图2是多肽分子与调节剂分子形成共组装结构的扫描隧道显微镜图像，其中，a为多肽分子与调节剂分子4，4’ -联吡啶形成的组装体的扫描隧道显微镜图像，b为多肽分子与调节剂分子形成的组装体的结构示意图；图3是多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的原子力显微镜图像；图4是多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的透射电子显微镜图像；图5是多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的原子力显微镜图像以及杨氏模量测量图像；a为多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的高度图像，b为多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的杨氏模量测量图像，c为多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的统计高度测量值，d为多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的统计杨氏模量值。图6是多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体力学性质的研究，a为多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的形貌，b为经2nN的力剪切后，多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的形貌，c和d为剪切前后，多肽分子与调节剂分子共组装后形成的聚集体的高分辨形貌。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。实施例I基于扫描探针显微镜和透射电子显微镜分别来观察类表面活性剂多肽与调节分子共组装形成的二维纳米薄片结构，以及利用定量纳米力学成像系统研究多肽纳米薄片的力学性质。I、所使用物质的化学结构多肽分子(NH2-KKKFAFAFAFAKKK-C00H)，4，4’ -联吡啶类分子(4Bpy)的化学结构，
如下所示
权利要求
1.一种制备多肽二维纳米结构的方法，其特征在于按照下述步骤进行 (1)选择一种分子自组装多肽，和选择一种有机小分子调节剂， (2)将所述多肽分子与调节剂分子充分混合，形成混合液；在37°C条件下，孵育7天。
2.根据权利要求I所述的一种制备多肽二维纳米结构的方法，其特征在于其中步骤(I)所述分子自组装多肽为一种类表面活性剂多肽，具体结构为nh2-kkkfafafafakkk-⑶OH, nh2-kkkffffffffkkk-⑶oh, nh2-aaaaaaaakkk-cooh,nh2-dddffffffffddd-cooh, nh2-dddaaaaaaaakkk-cooh 或 nh2-dddfafafafaddd-cooh。
3.根据权利要求I所述的一种制备多肽二维纳米结构的方法，其特征在于其中步骤(2)中所述调节剂为嘧啶、吡嗪、咪唑、吡咯类氮杂环分子及其衍生物。
4.根据权利要求I所述的一种制备多肽二维纳米结构的方法，其特征在于其中所述的多肽分子与调节剂分子的摩尔比为1:1 根据权利要求2所述的一种制备多肽二维纳米结构的方法，其特征在于其中步骤(I)所述分子自组装多肽为nh2-kkkfafafafakkk-cooh。
5.根据权利要求3所述的一种制备多肽二维纳米结构的方法，其特征在于其中步骤(2)所述调节剂为4’ 4-联卩比唆、乙烯卩比唆，三卩比唆、喃P定。
6.根据权利要求6所述的一种制备多肽二维纳米结构的方法，其特征在于其中步骤(2)所述调节剂为4’ 4-联吡啶。
全文摘要
本发明有机小分子调控多肽组装形成二维多肽纳米薄片的方法，属于生物材料技术领域。按照下述步骤进行(1)选择一种分子自组装多肽，和选择一种有机小分子调节剂，(2)将所述多肽分子与调节剂分子充分混合，形成混合液；在37℃条件下，孵育7天。本发明在分子水平上利用引入分子调节剂，调控多肽形成了一种二维自组装薄片结构。本发明利用扫描隧道显微技术在分子水平上观察到了调节剂分子对类表面活性剂多肽组装结构的调控。在分子水平上提供了调节剂分子与多肽相互作用的位点，可以使人们清楚地了解调节剂分子调控多肽组装的机理。
文档编号C07K1/02GK102911258SQ201210234629
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者刘磊, 董明东 申请人:江苏大学