摘要:

蛋白质与界面相互作用是自然界中一种非常普遍但又十分复杂的现象,其在物理、生物技术、化学工程、药物、环境科学等诸多领域中发挥着极其重要的作用.生物膜界面蛋白质的错误折叠引起的功能障碍与许多疾病的发生和发展直接相关.原位、实时、精确地表征界面蛋白质分子构象变化与动力学行为是揭示界面蛋白质功能的核心,对阐明与蛋白质聚集相关的神经退化型疾病的发生和发展机理非常重要.但目前对其结构与动力学的了解相当匮乏,蛋白质折叠仍是分子生物学中心法则中至今尚未解决的一个重大生物学问题.这主要是因为其表征技术不仅要求具有足够高的结构分辨度和时间分辨度,还需满足时间、空间、活体、非介入性等要求,但同时满足这些要求的技术甚少.而和频振动光谱是一种可以在分子层次上探测界面蛋白质分子结构与动力学的表征方法.本文详细介绍了和频振动光谱技术在界面蛋白质结构与动力学表征方面的应用.通过原位实时探测不同蛋白质骨架振动的酰胺I,酰胺Ⅲ与酰胺A谱带,可以实现界面蛋白质分子结构、构象变化与动力学特征的精确测量,进而揭示蛋白质-细胞膜相互作用、蛋白质蛋白质相互作用、蛋白质聚集的分子机理.本综述将为人们研究复杂界面体系物理与化学问题提供新的思路.

摘要:

聚合物/无机纳米复合材料的微观结构和动力学决定了其宏观性能，阐明无机纳米材料对复合材料结构和动力学的影响，对认识材料结构-性能关系及设计新材料都具有重要意义．该文通过乳液聚合方法合成了聚甲基丙烯酸甲酯/锂藻土(PMMA/Laponite)纳米复合材料，采用1H MAS和13C CPMAS、弛豫时间及13C化学位移各向异性谱(SUPER)等多种固体 NMR 技术，详细研究了无机纳米材料的界面改性及其对纳米复合材料的微观结构和动力学的影响．1H MAS和13C CPMAS实验表明，有机改性剂与锂藻土形成强的有机-无机界面相互作用，13C 纵向弛豫时间实验表明，PMMA 及其锂藻土纳米复合物均含有刚性和柔性两个组分，而纳米复合物中的聚合物链运动相对较低，特别是其中PMMA的酯基分子运动明显受限．进一步的13C SUPER实验表明，PMMA酯基的化学位移各向异性在加入锂藻土后发生变化，预示酯基与锂藻土表面的羟基可能存在氢键作用而导致聚合物的链段运动进一步受限，上述纳米尺度受限效应提高了复合材料的玻璃化转变温度．

摘要:

纳米复合水凝胶复杂的微观结构和动力学决定了其宏观性能，阐明其结构和动力学的非均匀性对揭示凝胶相变机理、认识其宏观物理和化学性质和设计新型高分子凝胶都具有重要意义。通过合成不同粘土含量的系列聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)/锂藻土纳米复合水凝胶，运用多种先进的低场固体NMR技术详细研究了凝胶微观结构和动力学的非均匀性。首先建立了分析多组分凝胶体系中刚性和柔性高分子组分相对含量的计算方法，然后在不同粘土含量下，通过测量凝胶FID信号和质子T1定量研究了凝胶中刚性和柔性高分子组分的相对含量；通过偶极滤波双量子NMR实验，研究了体系中与交联密度关联的残余偶极作用参数随黏土含量的变化。结果表明：在纳米复合水凝胶中，随着粘土含量的增加，凝胶中聚合物的刚性相增加，而柔性相下降，当粘土含量达到12%(Wclay/Wwater)时体系中的刚性相含量趋于平衡。多量子实验结果表明，随着粘土含量的增加，纳米复合水凝胶中高分子链的残余偶极作用参数逐渐增大，反映了体系中高分子链的受限运动和二维无机纳米片层形成的物理交联密度增大的趋势。