[发明专利]多功能复合超分子纳米纤维自组装体系及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及蛋白自组装，基因工程技术和多功能超分子材料领域，特别是涉及利用一种自组装蛋白质分子制作结构复杂的多功能复合材料的方法及应用。

背景技术

超分子泛指一类利用氢键、疏水作用力、π-π共轭以及范德华力等微弱的非共价相互作用将大量单体聚集在一起并维持相对稳定结构的物质¹。在自然界中广泛存在，通过调控离散单体自组装形成功能化一维纳米纤维材料，比如生命体内维持细胞生存并协助细胞运动的微管及肌动纤维，即是通过单体与单体间微弱的氢键作用力，自组装形成的一维纳米纤维材料。调控单体自组装形成超分子纳米结构不仅有助于生命体中小分子物质发挥特定功能，而且在高分子化学，纳米科技以及材料科学领域也具备深刻的科学启迪意义。在此引导下，人类已经发展出多种多样的超分子自组装体系，并且在仿生矿化^2，3，纳米电子器件^4，5，再生医学^6，7以及能源材料^8，9等领域取得众多的突破。

当前人工的超分子材料体系主要是基于合成的可自组装的化合物小分子以及天然蛋白质或者人为设计的短肽，比如①利用合成的小分子自组装形成活性可控的纳米纤维¹⁰；②利用基因工程化的蚕丝蛋白发展嵌段纳米纤维¹¹；③通过可迅速形成纤维的凝胶因子发展自分类纤维网络¹²；④借助烷基化多肽这类双亲性分子制作功能性纤维材料²；⑤通过β折叠的多肽构建多功能性纳米纤维¹³；⑥依靠基因工程的淀粉样蛋白自组装形成生物纳米材料¹⁴。然而以上这些方法所制备的纳米纤维结构，却不能够很好的兼顾结构与功能性的统一，往往是实现了结构的多样化却忽视了其作为材料应具备的功能性，因而其实用价值大打折扣。

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