多肽超分子自组装是指多肽分子通过非共价相互作用自发形成具有特定功能和有序结构的组装体，这一领域在医药健康、仿生催化和功能材料等方面展现出巨大的应用潜力。本书系统梳理了多肽超分子自组装领域的重要研究成果和最新科研进展，深入探讨了多肽分子的设计、合成、多尺度调控、结构解析及功能应用，特别强调了人工智能技术在该领域研究中的关键作用。
样章试读
目录
- 目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 分子自组装 1
1.2 蛋白质自组装 2
1.2.1 蛋白质的多级结构 2
1.2.2 蛋白质的动态自组装 3
1.3 多肽超分子自组装材料 4
1.4 多肽超分子自组装与蛋白质自组装之间的关系 5
1.5 多肽自组装的应用 7
参考文献 7
第2章 多肽分子的合成与功能化修饰 9
2.1 多肽分子的结构特点 9
2.1.1 多肽分子的组成基元 9
2.1.2 多肽分子的主链 10
2.1.3 多肽分子的侧链 11
2.2 氨基酸组成及其对多肽分子理化性质的影响 11
2.3 多肽分子的合成与化学修饰 13
2.3.1 多肽分子的反应活性基团 14
2.3.2 多肽分子的功能化修饰 20
参考文献 28
第3章 自组装多肽分子的设计 31
3.1 多肽分子自组装的驱动力及二级结构 31
3.1.1 多肽分子自组装的驱动力 31
3.1.2 多肽分子自组装的二级结构 33
3.2 常见多肽分子的设计 35
3.2.1 两亲性多肽 35
3.2.2 疏水性多肽 40
3.2.3 离子互补型多肽 43
3.2.4 淀粉样多肽 45
3.2.5 环状多肽 46
3.2.6 α螺旋多肽 48
3.2.7 β发夹多肽 50
3.2.8 兼具α螺旋和β折叠二级结构的多肽 51
参考文献 52
第4章 多肽超分子自组装的多尺度调控 59
4.1 组装环境对多肽自组装行为的影响 59
4.1.1 溶剂对多肽自组装行为的影响 59
4.1.2 pH对多肽自组装行为的影响 60
4.1.3 温度对多肽自组装行为的影响 62
4.1.4 金属配位对多肽自组装行为的影响 63
4.1.5 对离子对多肽自组装行为的影响 64
4.1.6 模板对多肽自组装行为的影响 65
4.1.7 流体剪切力对多肽自组装行为的影响 66
4.1.8 光响应对多肽自组装行为的影响 67
4.1.9 外场对多肽自组装行为的影响 68
4.2 共价-非共价作用对多肽自组装行为的影响 69
4.2.1 共价-非共价聚合 69
4.2.2 酪氨酸介导的多肽交联 71
4.2.3 二硫键介导的多肽交联 74
4.2.4 聚二乙炔链介导的共价-非共价组装 75
参考文献 76
第5章 多肽超分子自组装体系的模拟计算与智能设计 79
5.1 多肽自组装体系的分子动力学模拟 79
5.1.1 引言 79
5.1.2 分子模拟技术 80
5.1.3 全原子力场 83
5.1.4 粗粒化力场 83
5.2 多肽自组装结构的全原子分子动力学模拟 84
5.2.1 模型构建以及计算模拟 85
5.2.2 模型结构分析 86
5.3 计算机辅助设计自组装多肽及其指导原则 90
5.3.1 基于粗粒化模型设计自组装多肽水凝胶 90
5.3.2 基于机器学习和粗粒化模型设计自组装多肽用于合成新型水凝胶 92
5.4 基于人工智能设计具有精细结构的自组装多肽结构 93
5.4.1 基于计算设计自组装多肽用于合成二维材料 96
5.4.2 基于计算设计自组装多肽用于合成纳米笼 97
参考文献 99
第6章 多肽超分子组装结构的表征 103
6.1 紫外-可见吸收光谱法 103
6.1.1 紫外-可见吸收光谱法原理及特点 103
6.1.2 紫外-可见吸收光谱法在多肽超分子结构表征中的应用 104
6.2 荧光光谱法 105
6.2.1 荧光光谱法原理及特点 105
6.2.2 荧光光谱法在多肽超分子结构表征中的应用 106
6.3 圆二色谱法 107
6.3.1 圆二色谱法原理及特点 107
6.3.2 圆二色谱法在多肽超分子结构表征中的应用 108
6.4 红外光谱法 110
6.4.1 红外光谱法原理及特点 110
6.4.2 红外光谱法在多肽超分子结构表征中的应用 110
6.5 核磁共振波谱法 111
6.5.1 核磁共振波谱法原理及特点 111
6.5.2 核磁共振波谱法在多肽超分子结构表征中的应用 112
6.6 拉曼光谱法 114
6.6.1 拉曼光谱法原理及特点 114
6.6.2 拉曼光谱法在多肽超分子结构表征中的应用 115
6.7 X射线衍射法 116
6.7.1 X射线衍射法原理及特点 116
6.7.2 X射线衍射法在多肽超分子结构表征中的应用 117
6.8 质谱法 119
6.8.1 质谱法原理及特点 119
6.8.2 质谱法在多肽超分子结构表征中的应用 120
6.9 显微成像技术 121
6.9.1 透射电子显微镜及冷冻透射电子显微镜原理及特点 121
6.9.2 扫描电子显微镜原理及特点 122
6.9.3 原子力显微镜原理及特点 122
6.9.4 显微成像技术在多肽超分子结构表征中的应用 122
参考文献 125
第7章 多肽自组装药物载体的设计及应用 127
7.1 药物递送与多肽载体 127
7.1.1 多肽载体的分类 127
7.1.2 药物递送的生物屏障以及多肽载体的应对策略 129
7.2 多肽的靶向性 131
7.2.1 靶向肽简介 131
7.2.2 不同功能的靶向肽 133
7.3 多肽的穿膜特性 135
7.3.1 穿膜肽的类别 135
7.3.2 穿膜肽的细胞摄取机制 136
7.3.3 改进细胞渗透的三种不同策略 137
7.4 多肽用于小分子抗癌药物的靶向递送 138
7.4.1 非共价结合 139
7.4.2 共价结合 140
7.5 多肽用于基因药物的高效靶向递送 143
7.5.1 内体逃逸 144
7.5.2 siRNA递送 147
7.5.3 DNA递送 148
7.5.4 mRNA递送 150
7.6 多肽递送蛋白质药物 153
参考文献 159
第8章 多肽自组装抗菌材料的设计及应用 165
8.1 抗菌肽概述 165
8.2 抗菌肽的自组装特性与其抗菌活性之间的关系 166
8.3 自组装抗菌肽的分类 168
8.3.1 两亲性自组装抗菌肽 169
8.3.2 氨基酸、聚氨基酸及其衍生物 173
8.3.3 疏水性短肽及其衍生物 175
8.3.4 环肽 176
8.3.5 具有识别特性的多肽 180
8.4 抗菌肽组合策略 181
8.4.1 抗菌肽-金属复合物 181
8.4.2 抗菌表面修饰 182
参考文献 183
第9章 多肽自组装纳米纤维水凝胶的设计与组织工程应用 186
9.1 自组装多肽纳米纤维制备水凝胶 186
9.1.1 β折叠肽体系 187
9.1.2 α螺旋肽体系 189
9.1.3 芳香族短肽及其衍生物体系 190
9.1.4 两亲性多肽体系 191
9.2 多肽自组装纳米纤维水凝胶的特性及其在细胞培养和组织工程中的应用 193
9.2.1 结构特性 194
9.2.2 机械特性 197
9.2.3 生物活性 199
9.2.4 刺激响应特性 204
9.3 3D 打印多肽水凝胶及其在细胞培养和组织工程中的应用 212
参考文献 214
第10章 酶催化多肽动态自组装材料的设计及应用 219
10.1 酶催化多肽动态自组装 219
10.1.1 酶催化的多肽动态自组装凝胶 220
10.1.2 酶催化的多肽功能界面材料 220
10.1.3 酶催化的胞内多肽动态组装 221
10.2 基于多种酶的酶催化动态自组装体系 222
10.2.1 基于磷酸酶/激酶催化的动态自组装体系 223
10.2.2 基于酪氨酸酶催化的动态自组装体系 225
10.2.3 基于蛋白酶催化的动态自组装体系 227
10.3 基于酶催化动态自组装体系的生物应用 231
10.3.1 生物医药 231
10.3.2 生物检测 233
10.3.3 抗菌和抗病毒 235
参考文献 236
第11章 具有光学活性多肽材料的设计及应用 239
11.1 仿绿色荧光蛋白多肽 239
11.1.1 绿色荧光蛋白的发光原理 240
11.1.2 荧光多肽仿生设计 243
11.1.3 多肽荧光复合材料 250
11.2 手性光学多肽与应用 253
11.2.1 圆偏振吸收 253
11.2.2 圆偏振发光 256
11.3 多彩肽基色素的制备与应用 257
11.3.1 酶法氧化酪氨酸衍生物制备多彩色素 257
11.3.2 酶促氧化手性分子制备具有强黏附力、高力学强度和稳定性的仿生色素 259
参考文献 260
第12章 多肽组装模拟酶材料的设计及应用 265
12.1 多肽组装材料构建人工模拟酶的基本途径和策略 266
12.1.1 引入天然酶的催化位点 266
12.1.2 重构天然酶催化反应的电子传递系统 270
12.1.3 复制天然酶催化中心关键结构 271
12.2 多肽组装模拟酶构筑中涉及的一些问题 272
12.2.1 多肽的二级结构 272
12.2.2 活性位点的催化基团 273
12.2.3 催化微环境 274
12.2.4 多肽组装模拟酶的底物选择性 274
12.2.5 超分子结构的可逆性对催化活性的影响 276
12.2.6 超分子结构的稳定性对催化活性的影响 277
12.3 多肽组装模拟酶的应用 278
参考文献 280
第13章 肽基多孔材料的设计与应用 283
13.1 肽自组装形成的多孔材料 283
13.1.1 β折叠多肽自组装形成的多孔材料 283
13.1.2 α螺旋多肽自组装形成的多孔材料 286
13.1.3 环肽自组装形成的多孔材料 290
13.2 肽与金属离子形成的骨架结构 292
13.2.1 β折叠多肽 293
13.2.2 α螺旋多肽 296
13.3 肽基多孔材料的应用 298
13.3.1 手性拆分 298
13.3.2 仿生催化 299
参考文献 299
第14章 多肽-无机复合材料的设计及应用 302
14.1 生物矿化 302
14.1.1 典型的生物矿化结构 303
14.1.2 多肽仿生矿化 305
14.1.3 多肽仿生矿化的反应原理 306
14.2 金属纳米团簇 308
14.3 利用多肽仿生制备金属纳米颗粒 310
14.3.1 以多肽为模板控制单个纳米颗粒的生长 311
14.3.2 以多肽为模板控制纳米颗粒的多级有序组装 313
14.4 多肽-无机复合材料的应用 315
14.4.1 催化性能 315
14.4.2 生物医学 317
14.4.3 传感检测 318
参考文献 320
第15章 多肽半导体材料的设计及应用 323
15.1 半导体特性、导电特性及其机理 323
15.2 光学器件 326
15.2.1 荧光性质 326
15.2.2 光导纤维 328
15.2.3 有机发光二极管 329
15.3 压电材料与纳米发电机 330
15.3.1 压电特性 330
15.3.2 纳米发电机 332
15.4 电化学应用 334
15.4.1 电化学检测 334
15.4.2 超级电容器 338
参考文献 339
京公网安备 11010102004214号