基于超分子两亲性化合物的新型纳米管的构建及功能化

【摘要】： 纳米管主要分为三种,即碳纳米管,微管蛋白纳米管以及脂质分子纳米管,自从日本NEC公司的S.Iijima在1991首次发现了多壁碳纳米管以后,纳米管的研究得到了越来越多的科学家的关注,随着科研水平的提高以及经验的积累,许多具有独特性质和功能的纳米管已经引起了人们的广泛兴趣,脂质分子纳米管具有很多碳纳米管和微管所不具备的性质及应用前景,已经发展为纳米管领域的一个重要分支。 首先,不同于碳纳米管,脂质分子纳米管(LNTs)是由两亲性分子自组装得到的,具有亲水的内壁和外壁,所以LNTs可以用作细胞微管模拟或者为化学反应提供纳米空间。而且LNTs的孔径大于碳纳米管而又小于最细的毛细玻璃管(约500 nm),因此LNTs可以填补其它材料所达不到管径的空白;其次,脂质分子纳米管还可以作为新一代的主体分子,包裹药物或者工业产品,或者作为过滤,纯化等应用,以及传输呼吸道器官的药物。 超分子自组装是现代分子科学中一个非常重要的概念。设计合适的构筑基元分子,通过超分子自组装的方法构建复杂的纳米尺度的结构,这一概念已经支撑了从材料科学到分子生物学等许多技术领域的发展。与人们熟悉的共价键相比,氢键,Van der waals力,π-π相互作用,金属配位作用,疏溶剂作用和离子间相互作用等超分子作用力有几个鲜明的特征,例如,作用力的可逆性,易操纵性,作用的特异性以及相对较少的合成工作量等。此外,这种自组装形成的超结构所表现出的性质,往往超过或者异于其各个组成部分的性质的简单加和,这也是这种方法引起人们广泛关注的原因之一。 传统的LNTs是两亲性分子经由超分子作用,通过手性分子组装,堆积诱导组装,聚合物组装,分子刻蚀以及模板合成等方法得到的,而通过主客体识别组装形成两亲性超分子,在此基础上进一步自组装形成纳米管还未见于报道,因此,我们基于环糊精与金刚烷的主客体特异性识别作用,将3,4,5-三(十二烷氧基)苯甲酰-1-金刚烷胺与2-亚碲酸-β-环糊精(2 -CD-TeO2H)在DMF溶剂中进行复合,形成扇形的两亲性分子,然后加入水中进行复合,通过自组装得到了尺寸巨大的纳米管。在此基础上,我们利用具有谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性的2 -CD-TeO2H人工酶作为构筑基元,使形成的纳米管在组装过程中附载了这种生物抗氧化功能。这是一种简易而灵活的构筑功能化超分子纳米管的新思路,是构筑功能化纳米管的新尝试。它使得超分子构筑与功能有机结合起来,将促进这一领域的进一步发展。