Недавно Группа Ли Чжоу Пекинского института наноэнергетики и систем, Китайская академия наук и Целевая группа Ли Цзыган Шэньчжэньской высшей школы Пекинского университета и Исследовательская группа Ван Синьвэй применили новую модель самосборки полипептида α-спирали и ее применение в хранилище энергии. В ходе исследования был достигнут новый прогресс. Соответствующие результаты исследований были опубликованы в недавних научных достижениях науки (DOI: 10.1126 / sciadv.aar5907).
Точная иерархическая самосборка молекул полипептидов как метод восходящей подготовки био-нано-микроматериалов, которые были подвергнуты биомиметике, катализу, разделению материалов и биоэлектронным устройствам. Все больше и больше внимания уделяется этому. По сравнению с неорганическими наноматериалами молекулы полипептидов обладают широким спектром источников, естественно разлагаются, обладают хорошей биосовместимостью и легко изменяются. Они основаны на дипептидах FF (F: фенилаланин) и их производных. Представитель, посредством серии физик (метод с электрическим полем, метод с использованием магнитного поля, метод с использованием температуры, метод ультразвука) и химия (рН, метод растворителя, каталитический метод) означает точное манипулирование путём самосборки полипептидной молекулы, в результате чего полипептидные нанотрубки Nanofibers, Nanowires, Nanogels, Nano Quantum Dots и т. Д. Серия нанополипептидных материалов со специальными структурами, эти материалы либо обладают хорошими полупроводниковыми свойствами, либо обладают превосходной гибкостью и специальными оптическими свойствами. Широко используются суперконденсаторы / батареи, пьезоэлектрические устройства, биосенсоры, фотопроводящие устройства и биомедицинские приложения.
Самоассортировка полипептидных молекул является способом достижения дальнего упорядочения молекул полипептида при определенных условиях путем корректировки нековалентных взаимодействий между молекулами полипептида, таких как силы Ван-дер-Ваальса, водородных сетей связи, гидрофобных взаимодействий и π-π-взаимодействий. Поскольку молекулярная структура полипептидов сложна и разнообразна, изменения в полипептидной последовательности приводят к различным молекулярным свойствам, поэтому очень трудно предсказать и разработать самосборку молекул полипептида. Исследование самосборки полипептидов в первые годы главным образом фокусировалось на молекулах амфипатических полипептидов, β- Сложенные пептиды, концевые кольцевые молекулы полипептида DLD и молекулы дипептида FF.Для более сложной самосборки спиральных полипептидов мало что сообщается. Причина в том, что энтропия спиральных полипептидов низка и сеть водородной связи блокирована внутри полипептида. Трудно образовать водородные связи между молекулами. Поэтому, как манипулировать полипептидами с более сложными вторичными структурами, такими как спиральные пептиды, для достижения контролируемой самосборки является одним из самых сложных моментов в текущих исследованиях.
Исследовательская группа Ли Чжоу долгое время уделяла внимание и издавала серию препаратов и применений имплантируемых устройств на основе биоразлагаемых молекул. Учитывая большие перспективы полипептидных молекул в этой области, исследовательская группа проводит хранение энергии и зондирование пептидных наноматериалов. В последнее время Ли Чжоу и его сотрудники разработали новый метод получения пептидных наноматериалов на основе индуцирующей хиральность спирали. На основе этой системы исследователи полагают, что: Через взаимодействие петли со стороны движущей силы вне основной цепи, чтобы преодолеть недостатки отсутствия движущей силы для самосборки спиральной полипептидной цепи, реализуется новый способ пептидного сборочного метода, а именно так называемая самосборка с так называемой «боковой петлей». Основываясь на такой идее, исследователи провели подробный скрининг и характеристику. Они использовали пентапептиды в качестве модели, разработали и синтезировали серию пентапептидных молекул с киральными боковыми кольцами, названными BDCP. Результаты показали, что когда BDCP представляет собой спираль Когда структура заместителей боковых колец является ароматической, молекулы полипептида могут быть собраны в нанотрубчатые / наноструктурные структуры.
Затем они изучили механизм самосборки полипептида. В сотрудничестве с двумя исследовательскими группами Высшей школы Шэньчжэньского университета в Пекинском университете была предсказана кристаллическая структура структуры пептидной сборки и получена модель сборки молекул полипептида. Модель показала, что Результаты показывают, что π-π-взаимодействия между молекулами полипептидов, S-π-взаимодействиями и водородными связями приводят к сборке молекул полипептидов. В полипептидной сборке полярность и неполярность Интерфейс формируется в свою очередь, а диполы в каждом из двух полярных слоев находятся в противоположном направлении, так что дипольные взаимодействия внутри сборки взаимно компенсируют друг друга, что еще более стабилизирует сборку. Это первый случай взаимодействия S-π в этом поле. Примеры самосборки пептида.
Исходя из этого, исследователи дополнительно изучили оптические и электрические свойства собранных материалов. При различном облучении светом возбуждения полипептидный узел может излучать от синей до красной флуоресценции. Этот материал имеет огромную перспективу применения в области биологической визуализации. В электрическом тесте под руководством Ли Чжоу исследователи изучили свойства хранения энергии пептидных сборок в качестве активных веществ суперконденсатора. В 2009 году ученые из Израиля впервые представили материал циклического фенилаланинового дипептида «нано-лес». Исследование показало, что пептидные материалы обладают хорошими механическими и электрическими свойствами в сочетании с высокой удельной площадью поверхности пептидных наноматериалов, соответствующей гидрофильностью и гидрофобностью, отличными проводящими свойствами и т. Д. Потенциальная альтернатива гибким, имплантируемым, легким, экологически чистым устройствам хранения энергии. В этом исследовании исследователи систематически сравнивали электрохимические свойства четырех групп полипептидных молекул. Результаты показывают, что хранение энергии полипептидных материалов может быть достигнуто с помощью пептидных последовательностей. Регуляция. Циклическая вольтамперометрия, гальваностатический заряд-разряд и другие методы электрохимического измерения используются для доказательства того, что пептидный материал имеет хорошую циркуляцию. Качественные и емкостные свойства коэффициента масштабирования выше, чем FF полипептидного материал.
Это исследование не только имеет важное теоретическое значение для получения полипептидных материалов, но также имеет важные перспективы применения. Ху Куан, помощник исследователя Ли Чжоу Груп, является одним из первых авторов диссертации, кандидат наук Ли Ху Ху в электрохимических тестах. На основании этой работы исследовательская группа Ли Чжоу в настоящее время активно проводит исследования по хранению полипептидной энергии и пьезоэлектричеству полипептида.
SEM-фотографии структуры и сборки молекул полипептида
Прогнозирование молекулярной структуры пептидных ассемблий
Электрохимические свойства полипептидных сборок
