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首页> 中文会议>国家自然科学基金委员会“可控自组装体系及其功能化”重大研究计划年度交流暨研讨会 >新型合成m-PE刚性分子大环自组装形成可控疏水纳米孔的机理研究

新型合成m-PE刚性分子大环自组装形成可控疏水纳米孔的机理研究

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如何通过自组装制备具有生物膜通道物质转运特性的人工合成纳米孔一直是基础科学与工程应用的重要研究方向.通过本项目的资助,成功系统合成了一系列刚性大环化合物.这些大分子共同特性之一就是通过理性设计形成大环分子之间的多个氢键与苯环的堆积作用而实现结构一致的纳米管.同时,这些大环化合物形成的纳米管,可以通过选择性修饰而获得不同的物理及化学性质,为构造具有特定选择功能的纳米孔提供基础.在项目执行期间，成功合成了9种大环分子，其内孔可具有不同的尺寸或疏水/亲水特性。原子力显微镜成像表征证明，大环分子在具有不低于6个氢键的结构时可以形成均匀的管状结构。这些结果直接证明所采用的策略的正确性。运用平面脂质双分子层纳米孔电生理平台，结合技术创新，进一步表征了平面脂双层中这些纳米孔的物质输运特性。数据表明，简单控制纳米孔的内径，就可以实现一定的离子选择性。同时，基于stopped-flow的荧光脂质体体系研究方法，发现具有疏水内壁的纳米孔，当孔径很小时(0.64nm)具有很好的水分子输运功能。这一结果和碳纳米管的一些性质相似。同时通过分子动力学模拟，对这些刚性大环分子自组装纳米孔的输运机制进行了深入的探索，为进一步设计、优化这些纳米孔的功能提供了有价值的基础。认为，这些纳米结构具有很好的应用价值。通过优化以及规模化，可以预见其在生物医药、环境检测、分子分离、水纯化等方面的应用。

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