化學所李峻柏團隊 Angew. 報道：潤濕性可調控的自組裝二肽氣凝膠

【背景介紹】

超分子組裝是制備性能可調控納米材料的有效方法之一。在組裝過程中，組裝途徑和條件的多樣性，使獲得的組裝材料性質和功能與預先設計的有顯著差距。因而，精確控制組裝路徑對于構造具有可調結構和性能的材料是非常重要的。

氣凝膠是一種利用氣體代替凝膠溶劑同時保持三維網狀結構的塊體材料。由于其具有密度低、表面積高和熱導率低等優異的性能，此類材料被廣泛用于能量存儲、水凈化和隔熱等領域。然而，現有氣凝膠的潤濕性通常是單一的，例如被廣泛研究的二氧化硅氣凝膠是親水的，石墨烯的氣凝膠是疏水的。在需要材料具有特定浸潤性的時候，通常需要化學修飾或表面涂層來改善這種情況。但是額外的操作也會面臨著各種各樣的問題，因此，制備具有可調潤濕性的單組分氣凝膠具有重大的科學和實際應用意義。

【成果簡介】

基于此，中科院化學所的李峻柏研究員（通訊作者）團隊首次報道了具有可調潤濕性的二苯丙氨酸（FF）基氣凝膠。通過精確地控制組裝途徑，選擇性的將親水基團（氨基和羧基）和疏水基團（芳族基）分別暴露在納米結構表面，從而在宏觀上形成超親水或高度疏水的氣凝膠。研究還發現，單組分二肽氣凝膠可在醫療領域發揮多種作用。該研究表明，從同一分子單元合成具有不同目標功能的超分子材料具有廣闊的發展前景。研究成果以“Self-Assembled Dipeptide Aerogels with Tunable Wettability”為題在線發表在在國際著名學術期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。本文第一作者是中科院化學研究所的博士研究生李現寶。

【圖文解讀】

圖一、FF Aerogels和Cryogels的結構、制備路線以及單體結構
（A）FF Aerogels和Cryogels的制備路線圖；

（B）納米纖維和納米帶表面分子排列的示意圖；

（C）FF分子的3D空間模型和化學結構。

圖二、FF Aerogels和Cryogels的結構和物理性能
（A-B）FF Aerogels和Cryogels的圖片；

（C-D）SEM和TEM圖像（插圖）；

（E）密度和孔隙率與前驅體凝膠濃度的關系；

（F）氮吸附-解吸等溫線。

圖三、FF Aerogels和Cryogels的分子排列表征
（A）FF Aerogels和Cryogels的的XRD圖譜；

（B）FF Aerogels和Cryogels微觀的分子排列；

（C-D）熒光光譜和TGA曲線；

（E-F）納米纖維和納米帶老化后圖像。

圖四、FF Aerogels和Cryogels的親/疏水性
（A）FF Aerogels顯示親水性；

（B）FF Cryogels顯示疏水性；

（C）動態水接觸角。

圖五、FF Aerogels和Cryogels的應用
（A）FF Aerogels作為止血材料和Cryogels作為防水材料用于傷口護理的示意圖；

（B）體外血液凝固過程中的照片；

（C）對照組、海綿和FF Aerogels的凝血指數（BCI）；

（D-E）體內對照組、海綿和FF Aerogels的凝血時間和出血量；

（F）Cryogels的吸收水體積比。

【小結】

綜上所述，研究人員通過選擇控制組裝基元暴露在表面的官能團，實現組裝體表面超親水性和疏水性的調控。控制表面組裝分子的排列取向，決定組裝體的性質與功能的顯著差異。該工作為單組分多性能的超分子組裝材料的研究帶來新的啟發。

文獻鏈接：Self-Assembled Dipeptide Aerogels with Tunable Wettability（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202005575）

通訊作者簡介

李峻柏，中科院化學所研究員。現任國際學術期刊 "Colloids & Surfaces A"主編、國際綜述學術期刊"Current Opinion in Colloid & Interface Science"專題編輯
研究領域：分子組裝與納米結構體系設計；生物分子馬達蛋白體重組；寡肽分子的可控組裝。

本文由CQR編譯。

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