生物小分子與陰離子表面活性劑在水溶液中的聚集結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、自組裝是指基本的構(gòu)筑基元在無外加干預(yù)力的條件下，通過多種非共價相互作用自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的過程。表面活性劑溶液復(fù)配體系中，多種自組裝結(jié)構(gòu)已有報道，包括膠束、囊泡、海綿相和纖維等結(jié)構(gòu)。這些自組裝結(jié)構(gòu)與生命系統(tǒng)息息相關(guān)，過去的幾十年引起了科學(xué)家廣泛關(guān)注。同時，這些結(jié)構(gòu)在一定條件下相互纏繞、堆積，進(jìn)一步組裝形成凝膠。凝膠作為軟物質(zhì)材料，在納米技術(shù)、環(huán)境和生物醫(yī)藥等多個領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價值。本論文主要研究了多種陰離子表面活性劑與生物小分子混合

2、體系在水溶液中的自組裝行為。詳細(xì)測定了體系的相行為、微觀結(jié)構(gòu)、流變學(xué)性質(zhì)等并探索了其應(yīng)用功能。論文主要包括以下五個部分。
　　第一章介紹了自組裝的概念、表面活性劑物理化學(xué)的基礎(chǔ)知識以及表面活性劑復(fù)配體系的聚集行為。詳細(xì)介紹了當(dāng)有機(jī)小分子存在時，陰離子表面活性劑在水溶液中的聚集行為。在這些體系中形成的聚集體結(jié)構(gòu)在適當(dāng)?shù)臈l件下可進(jìn)一步組裝形成凝膠。我們在本部分介紹了凝膠的分類、凝膠因子的設(shè)計、種類，以及凝膠在有害物質(zhì)的去除吸附、分子識

3、別、材料合成等領(lǐng)域的應(yīng)用。最后介紹了本博士論文的立題背景和研究內(nèi)容。
　　第二章，我們將陰離子表面活性劑，二（2-乙基己基磷酸酯），(DEHPA)與賴氨酸(Lysine)在水溶液中混合，制備了單層和多層囊泡。將DEHPA加入到固定濃度的Lysine溶液，兩者發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，并在Lysine正離子與DEHP-之間形成離子對。Lysine側(cè)鏈的氨基帶正電，與帶負(fù)電的DEHP-極性頭基之間的靜電作用和氫鍵是囊泡形成的主要驅(qū)動力。靜電和

4、氫鍵作用減小了表面活性劑分子的平均極性頭面積，增強(qiáng)了混合物的表面活性，誘導(dǎo)聚集體結(jié)構(gòu)從膠束轉(zhuǎn)變?yōu)槟遗荨Ｒ驗長ysine分子的手性，聚集體表現(xiàn)出不同的手性信號。
　　第三章，研究了堿性氨基酸(Lysine)、精氨酸(Arg)和組氨酸(His)與不同鏈長的脂肪酸(FAs)在水溶液中的聚集行為。詳細(xì)報道了自組裝結(jié)構(gòu)和樣品的流變學(xué)等性質(zhì)。第一節(jié)，在Lysine/FAs/H2O體系中，通過改變脂肪酸的鏈長、脂肪酸與Lysine的比例，觀察到

5、了膠束、囊泡、海綿相以及纖維結(jié)構(gòu)。由于賴氨酸參與形成聚集體，使其表現(xiàn)出手性信號。不同鏈長的脂肪酸在相同濃度下表現(xiàn)出流變學(xué)性質(zhì)的差異，說明通過控制脂肪酸的鏈長可以調(diào)節(jié)樣品的粘彈性。多種非共價相互作用，包括靜電作用、氫鍵和疏水作用，共同驅(qū)動聚集體的形成，其中氫鍵是自組裝過程的主要驅(qū)動力。第二節(jié)中，研究了Arg/FAs/H2O體系中不同的自組裝結(jié)構(gòu)，比較了不同堿性的氨基酸對辛酸在水溶液中聚集行為的影響。Lysine/OA/H2O和Arg/OA

6、/H2O聚集行為相似，而與His/OA/H2O體系聚集行為略有不同。主要是因為即使氨基酸在相同濃度，相同的pH條件下，它們的帶電狀態(tài)是不一樣的。最后，在該體系中制備了性質(zhì)較穩(wěn)定的乳狀液。
　　第四章中，研究了生物表面活性劑脫氧膽酸鈉(NaDC)與酒石酸(L-TA)等多種小分子有機(jī)酸在水溶液中混合時，體系的凝膠化和結(jié)晶化行為。通過控制兩者的比例或者總濃度，可實(shí)現(xiàn)溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)變。在溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)變過程中，纖維密度增大，凝膠是長達(dá)幾微

7、米的納米纖維密堆積形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。凝膠制備幾天后，有不規(guī)則晶體沿納米纖維的長度方向生長。對于pKa1＜3.4有機(jī)酸，誘導(dǎo)NaDC形成的凝膠，都會有不規(guī)則晶體形成。小角X射線衍射結(jié)果表明在形成的透明凝膠和渾濁凝膠中，NaDC與有機(jī)酸分子之間形成的氫鍵方式有差別。
　　第五章中，詳細(xì)研究了谷胱甘肽(GSH)與NaDC在水溶液中的凝膠化行為。固定NaDC的濃度，逐漸增加GSH的濃度，可以觀察到凝膠的微觀結(jié)構(gòu)從納米纖維、納米螺旋，最后