PDF《温度对嵌段多肽控制合成 SiO2 的影响》

第4卷第6期2009 年6月395 温度对嵌段多肽控制合成 SiO2 的影响 刘玉萍

1 , 佟欣2,沈铸睿

2 ,周慧静

1 ,陈铁红

2 (1.

南开大学化学学院分析研究中心;

2. 南开大学化学学院材料化学系,天津 300071) 摘要:利用

2 个链段都含有苯环的嵌段共聚多肽Phe20-b-PBLG50 为模板,以苄氨为催化剂,以苯胺基甲基三乙氧基 硅烷为媒介,借助于π-π相互作用,考察了不同反应静置温度条件下二氧化硅的控制合成.在室温条件下,合成了封闭 式的复合空泡结构纳米孔二氧化硅, 是多肽在溶液中形成的自组装形态通过二氧化硅转录并固定;

在低温

5 ℃条件下, 合成了高度聚集的微孔二氧化硅纳米棒,是低温多肽链刚性增加而在溶液中缓慢自发形成的α-螺旋结构的聚集体的转 录;

在50 ℃条件下则得到了微孔的二氧化硅球,球形归结为较高温度下,多肽链柔性增加而使得链与链之间互相缠 绕、卷曲,聚集形成球状自组装结构.提出了一个利用嵌段共聚多肽的分子链构象及其自组装形态随温度变化的敏感 特性来调控纳米材料内部结构的新方法. 关键词:材料化学;

嵌段多肽;

二氧化硅;

温度;

π-π相互作用 中图分类号:0648 文献标识码:A 文章编号:1673-7180(2009)06-0395-5 Influence of temperature on the synthesis of block copolypeptide templated silica Liu Yuping1 ,Tong Xin2 ,Shen Zhurui2 ,Zhou Huijing1 ,Chen Tiehong2 (1. Research Center for Analytical Sciences, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071,China 2. Department of Materials Chemistry, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China) Abstract: By using synthetic block copolypeptide Phe20-b-PBLG50 with the phenyl groups in both segments as a template, anilino-methyl triethoxy silane (AMTS) as an intermedium and benzyl ammine as catalyst, nanoporous silica with novel structure was synthesized at different aged temperature with the aid of π-π interaction. Under ambient condition, silica with unusual interior composite cells was obtained, which was the immobilization and transcription of self-assembly complex vesicles from block copolypeptide;

Microporous silica rods were fabricated at

5 ℃, which may result from the rod-like α-helical aggregates of polypeptide;

Microporous silica spheres were observed at

50 ℃, which was ascribed to the spherical self-organized structure curled from flexible chains of polypeptide at higher temperature. Anew avenue to control nanoporous silica materials with novel interior structures according to the temperature-sensitivity of conformation and self-assembly of copolypeptide scaffolds was proposed. Key words: material chemistry;

block copolypeptide;

silica;

temperature;

π-π interaction 基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金新教师基金(20070055100) 作者简介:刘玉萍(1976- ),女,副教授, [email protected] 中国科技论文在线 Sciencepaper Online 第4卷第6期2009 年6月396 中国科技论文在线 Sciencepaper Online

0 引言从天然的硅藻、海绵中提取出的硅蛋白,可以在中 性pH 值的硅酸溶液中诱导二氧化硅的沉积[1-2] . 受此启 发,研究工作者开始致力于用聚肽(有类似于蛋白质的 二级结构)控制合成新颖形貌及其结构的二氧化硅,这 有助于对自然界硅生物矿化机理的更深入理解. 大多数关于聚肽在无机材料合成中的研究集中 于单聚肽.Shantz 等[3] 利用聚赖氨酸的 α-螺旋和 β- 折叠构象分别合成了介孔和大孔二氧化硅. Tomczak 等[4] 报道了聚赖氨酸的分子量对所沉积出来的二氧 化硅的形貌有影响. 以大分子量的聚赖氨酸为模板控 制合成了六角形片状介孔二氧化硅, 这一形貌可能归 因于聚赖氨酸的 α-螺旋结构.Patwardhan 等[5] 也利用 聚赖氨酸大分子骨架的构象和组装为模板得到了类 似的结果. Stucky 小组[6] 则首次以人工合成的含水溶性和非 水溶性链段的嵌段多肽为模板合成了条形和球形的 二氧化硅. 这种方法是在自然界的矿化过程相接近的 温和条件下形成二氧化硅特定的结构, 寓示了人工合 成的双亲多肽对新结构、 新形貌的材料合成和生物矿 化机理研究的重要意义[7-9] .Shantz 等[10] 也利用嵌段 共聚多肽在水溶液中以囊泡为模板合成了纳米二氧 化硅和溴化银球, 把嵌段多肽自组装的信息转录到二 氧化硅中来. 本文在以往室温条件下的研究工作基础上[11] , 以 苄氨作为催化剂, 苯胺基甲基三乙氧基硅烷作为硅烷 偶联剂, 在有机溶剂 N,N-二甲基甲酰胺和苯甲醇的存 在下, 借助于硅烷偶联剂的苯环与多肽链段上的苯环 之间的 π-π 相互作用, 考察不同温度条件对于双嵌段 共聚多肽聚(L-苯丙氨酸)-b-聚(γ-谷氨酸苄酯)为 模板调控合成二氧化硅的影响.