基于反應(yīng)策略構(gòu)建的響應(yīng)型仿生納米通道.pdf

1、在自然界，生物離子通道能夠選擇性的傳輸特定的分子、離子，這在維持生命體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)中起著非常關(guān)鍵的作用。受到生物離子通道的啟發(fā)，仿生納米通道由于其具有高的物理穩(wěn)定性和形狀、表面化學(xué)可控的特點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注。通道的響應(yīng)性能主要通過目標(biāo)離子或分子與固定在通道表面的配體相互作用后產(chǎn)生。大多數(shù)的相互作用是基于弱的相互作用，如氫鍵、靜電相互作用等等。這些弱的相互作用使得體系響應(yīng)的選擇性不強(qiáng)，抗干擾能力較弱。這些體系不能真正的模仿生物通道來完

2、成在復(fù)雜體系和實(shí)際樣品中的響應(yīng)。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)智能納米材料模擬生物離子通道來完成在復(fù)雜體系中選擇性響應(yīng)是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的工作。其中反應(yīng)型化學(xué)傳感器利用特定的化學(xué)反應(yīng)對(duì)客體分子進(jìn)行識(shí)別，即形成或破壞主客體之間強(qiáng)的化學(xué)鍵，而非基于傳統(tǒng)的較弱的相互作用。因此，這些體系對(duì)特定的分子具有高的選擇性，抗干擾能力強(qiáng)，并可以實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜體系和實(shí)際樣品中的響應(yīng)。
　　設(shè)計(jì)開發(fā)基于反應(yīng)策略構(gòu)建的響應(yīng)型仿生納米通道，實(shí)現(xiàn)高選擇性響應(yīng)，同時(shí)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在

3、復(fù)雜體系和實(shí)際樣品中的高選擇性響應(yīng)。這對(duì)于模擬和研究生物體中物質(zhì)的傳輸具有非常重要的意義。本論文開展了以下五個(gè)方面的研究工作:
　　1)基于硼酸酯反應(yīng)策略構(gòu)建pH調(diào)控的葡萄糖響應(yīng)仿生納米通道。將苯硼酸修飾到通道表面，利用苯硼酸與葡萄糖形成硼酸酯的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖的選擇性響應(yīng)，同時(shí)通過調(diào)節(jié)pH值來控制硼酸酯的水解與形成，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了通過pH調(diào)控的葡萄糖響應(yīng)的開關(guān)功能。
　　2)基于巰基—炔點(diǎn)擊反應(yīng)構(gòu)建了半胱氨酸響應(yīng)的仿生納米通

4、道。將丙炔胺修飾到通道表面，利用巰基—炔點(diǎn)擊反應(yīng)，在紫外光照下半胱氨酸與丙炔胺反應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)半胱氨酸的特異性響應(yīng)。同時(shí)由于該體系具有較高的抗干擾能力，被成功的用于復(fù)雜體系和實(shí)際樣品檢測(cè)中。
　　3)基于鄰胺環(huán)化反應(yīng)策略構(gòu)建了一氧化氮響應(yīng)的仿生納米通道。利用芳香鄰胺在氧氣存在下與NO形成三氮唑的反應(yīng)。成功的在通道內(nèi)構(gòu)建了對(duì)一氧化氮?dú)怏w響應(yīng)的仿生納米體系。
　　4)無需修飾的納米通道內(nèi)構(gòu)建多響應(yīng)仿生體系。由于前期的響應(yīng)體系均需要

5、在通道內(nèi)進(jìn)行化學(xué)修飾，修飾后的通道的穩(wěn)定性下降，修飾量往往很難準(zhǔn)確控制。這些都影響著通道的響應(yīng)性能。因此提出通過添加響應(yīng)分子成功構(gòu)建了一個(gè)基于無需修飾的多響應(yīng)通道平臺(tái)。
　　5)基于疊氮還原成胺的反應(yīng)構(gòu)建了無需修飾H2S響應(yīng)的仿生納米通道。反應(yīng)型的響應(yīng)納米通道由于是形成強(qiáng)的化學(xué)鍵因此只能一次性使用，這就大大限制其進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)用。在前期關(guān)于在不修飾的通道內(nèi)構(gòu)建響應(yīng)體系的工作基礎(chǔ)上。我們提出了在不修飾的通道內(nèi)，通過加入媒介物質(zhì)來傳遞