雙親短肽A6K及V6K介導仿生合成形貌可控的二氧化硅材料及其機理研究.pdf

1、自然界中,生物礦化材料普遍存在。這些礦化材料具有人工材料無法比擬的復雜結構與優(yōu)良性能。其中,二氧化硅材料是其中典型的代表之一?；谏锏V化原理發(fā)展起來的仿生合成技術克服了傳統(tǒng)化學合成法的高溫、高壓、強酸堿等極端條件,是典型的低能耗環(huán)境友好型合成技術。因此,將仿生合成技術應用于性能優(yōu)良、結構可控的二氧化硅材料合成受到了廣泛的關注。本論文以雙親短肽A6K及V6K作模板,在溫和條件下可控合成了二氧化硅復合材料。探討了短肽的自組裝及礦化機理。主

2、要研究工作如下:
　?、澎o置條件下雙親短肽A6K及V6K的自組裝及礦化條件的優(yōu)化
　　我們分別研究了短肽A6K及V6K在靜置條件下的自組裝結構及二級結構。A6K自組裝形成穩(wěn)定的納米纖維,圓二色譜(CD)數據表明其二級結構為無規(guī)卷曲。相同條件下V6K則自組裝形成納米薄片,其二級結構為典型的β折疊。分別以A6K及V6K自組裝聚集體作為礦化模板,考察了硅酸濃度對礦化的影響,進而優(yōu)化了二氧化硅復合材料的合成條件。結果表明,中等硅酸濃

3、度(20mM)下時,能夠得到形貌規(guī)則、表面光滑及層次明晰的二氧化硅復合材料。
　?、仆饧硬煌瑥姸鹊碾妶鰧﹄p親短肽A6K和V6K自組裝及礦化的影響
　　與靜置條件相比,外加電場后短肽A6K同樣自組裝形成納米纖維結構,不同的是形成納米纖維尺寸更均一。另外,隨著電場強度的增加,短肽A6K自組裝更易發(fā)生軸向聚集,使得自組裝聚集體尺寸有增大的趨勢。而V6K自組裝聚集體形貌由靜置的納米小片轉變成低電場的納米纖維最終變成高電場強度的納米片

4、狀。礦化結果表明,電場條件更利于短肽控制二氧化硅復合材料的形貌與大小。二氧化硅復合材料尺寸隨著電場強度增加有增大的趨勢。根據以上實驗結果,探討了外加電場條件下短肽誘導合成二氧化硅復合材料的自組裝礦化機理,并提出了一個合理的模型圖。
　?、遣煌瑲饬魉俾蕦﹄p親短肽A6K和V6K自組裝及礦化的影響
　　流動場條件下,短肽A6K及V6K自組裝受到流體剪切力的影響,自組裝聚集體尺寸隨著氣流速率的增加有減小的趨勢。與靜置條件相比,流動場

5、條件下A6K自組裝及礦化形貌無明顯變化,而疏水性更強的V6K自組裝及礦化形貌則由片狀轉變成纖維狀或棒狀。短肽A6K和V6K誘導仿生合成二氧化硅復合材料的尺寸有隨著氣流速率的增加而減小的趨勢。實驗表明,短肽A6K和V6K仿生合成二氧化硅復合材料的機理與之前研究的聚賴氨酸仿生合成的機理并不相同,短肽先自組裝形成特定形貌的聚集體,進而以此為模板催化二氧化硅在表面的沉積,最終形成形貌與自組裝聚集體類似的二氧化硅復合材料。根據以上實驗結果,探討了