摘要：自振荡高分子刷在封闭空间中具有独特的应用.长期以来,由于缺乏理论模型,自振荡高分子刷的物理机制无法被深刻地揭示,其新结构也无法被预测.基于扩散动力学建立高分子刷自振荡的动力学理论模型,通过理论模型方程计算高分子刷的体积分数、高分子单体与溶剂相互作用的势函数,定量确定高分子刷构象转变自振荡的动力学特性,以及高分子单体的Belousov-Zhabotinsky(BZ)反应在诱导高分子刷自振荡过程中的重要作用,获得了高分子刷构象转变的化学波特性,揭示了这种化学波在很大程度上源于BZ反应.理论结果揭示了BZ反应导致化学振荡,在高分子刷内的扩散也是以化学波形式传播,且自振荡的高分子刷还可改变BZ的反应模式.研究结果确定了高分子刷的构象转变的自振荡特性遵守扩散动力学规律.基于所提模型可预言高分子刷体积分数的空间波动特性会导致刷内高分子单体体积分布具有空间不均匀性,令高分子刷内出现结节状结构.研究结果可为设计智能高分子表面材料提供参考.

摘要：提出了一种基于微悬臂梁传感技术研究大分子折叠构象转变的新方法.通过分子自组装的方法将热敏性的聚N异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子链修饰到微悬臂梁的单侧表面,用光杠杆技术检测温度在20—40℃之间变化时由于微悬臂梁上的PNIPAM分子在水中的构象转变所引起的微悬臂梁变形.实验结果显示:在升温过程中,微悬臂梁的表面应力发生了变化并且导致微悬臂梁产生了弯曲变形,这个过程对应着微悬臂梁上的PNIPAM分子从无规线团构象到塌缩小球构象的构象转变.在降温过程中,微悬臂梁发生了反方向的弯曲变形,这对应着PNIPAM分子从塌缩小球构象向无规线团构象的构象转变.整个温度变化过程中构象转变是连续进行的,而在低临界溶解温度(约32℃)附近转变幅度较大,这与自由水溶液中PNIPAM分子的无规线团塌缩小球构象转变相对应.实验结果还显示:由于PNIPAM分子在塌缩过程中氢键的形成和链段间可能的缠结效应,整个温度循环过程中微悬臂梁的变形是不可逆的且有明显的迟滞效应.

摘要：通过表面修饰技术将大分子连接到微悬臂梁的单侧表面上,调节周围的物理、化学环境使大分子的构象发生转变,并用光杠杆法检测微梁变形。实验结果显示,大分子在微梁表面的构象转变过程会引起微梁的表面应力发生变化,并使之产生纳米量级的端部位移变形。此外,对于不同的大分子,促使微梁表面应力发生变化的机制是各不相同的。分析显示,氢键作用、静电作用和疏水作用分别在PNIPAM分子、PAA分子和胰蛋白酶分子的构象转变和微梁表面应力变化过程中起主要作用。微梁传感用于大分子的构象转变检测,提取的是分子间相互作用力的信息,它为从微观上理解大分子构象转变问题提供了一种新的实验手段。

摘要：大分子的构象转变问题，作为人类认识生命现象的基础，是当前生命科学研究的热点问题之一。本文运用光杠杆放大原理，通过检测单侧表面上修饰有聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）分子的微悬臂梁在水溶液中随温度变化时发生的变形，获得了修饰于微梁表面的PNIPAM分子链在溶液温度变化时，由于亲／疏水性改变所导致的分子构象转变信息。实验结果显示，PNIPAM分子链的这种构象转变在20℃-40℃之间连续进行，整个过程具有迟滞性。另一方面，微梁表面应力的变化，反映的是分子构象转变过程中PNIPAM分子链之间的相互作用的信息，这对我们深入认识构象转变过程中微观机制是很有帮助的。本文提出的方法，是基于大分子构象转变过程中分子之间相互作用，反映的是过程中的力学信号，具有较高的灵敏度和较广的应用范围。

摘要：在智能高分子材料中,生物分子响应性高分子能够在糖类、多肽和酶等生物分子的刺激下发生宏观性质(如:体积、表面浸润性和硬度等)的大幅转变。生物分子响应性聚合物材料包括水凝胶、共聚物膜等类型,一般通过与生物分子间的氢键、分子间作用力等弱相互作用实现响应过程,在组织工程、功能材料、生物传感、药物可控释放等领域有广泛应用前景,吸引了大量科研人员的关注。与传统外源性刺激(温度、pH、光等)相比,生物分子作为刺激源的智能高分子材料具有更好的靶向性和生物相容性,能满足生物医用材料在人体内的应用,可以作为开发新一代精准药物的靶向释放平台。本文分别对糖类、蛋白、酶和DNA四类生物分子响应性高分子材料的结构设计、响应机制及相关应用进行概述,并对生物分子响应性高分子的发展方向作了展望。

摘要：利用微悬臂梁传感技术研究了巯基化的聚N-异丙基丙烯酰胺(HS-PNIPAM)在微悬臂梁金面上的自组装过程.由于大分子的构象变化改变了分子间的相互作用,导致微悬臂梁的表面应力改变,使微悬臂梁发生弯曲.通过光学方法实时读出微悬臂梁的弯曲信号,得到HS-PNIPAM的自组装动力学曲线.通过对不同分子量HS-PNIPAM的实验结果分析表明:HS-PNIPAM在自组装过程中存在三个阶段,分别对应不同的分子构象.第一阶段为物理吸附阶段,第二、三阶段为伴随着分子构象变化的化学吸附阶段.吸附曲线符合Langmuir等温吸附.分析结果还显示HS-PNIPAM的表面吸附速率κ远小于小分子的吸附速率,并与分子量成负指数关系;HS-PNIPAM的自组装时间远大于小分子的自组装时间,并与分子量成正比;底物表面应力的改变与HS-PNIPAM的分子量成线性关系.

摘要：自然界中广泛存在着天然蛋白质的自组装行为,而多肽的自组装研究近年来已成为纳米科学以及生物医学研究的一个热点。本研究中将氨基酸序列(GAGA)与离子互补型多肽RADA16-I序列进行部分替换,设计了双亲性多肽RAGA16。采用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、圆二色谱(CD)等技术对多肽RADA16-I、RAGA16的自组装行为、肽链的二级结构进行了表征。结果表明,RAGA16在水溶液中形成纳米纤维结构,其在自组装过程中由无规卷曲结构转变为β-折叠结构。进一步研究发现,与RADA16-I的自组装模不同,RAGA16纳米纤维采取一种稳定的反平行螺旋自组装结构。最后,本文对RAGA16的自组装模式进行了推测,并对两种多肽的自组装模式进行了对比。