4 参考文献 15

5 致谢 17

1 前言

1。1 历史背景

1。1。1 分子自组装介绍 分子自组装的出现与发展对于生命是如何形成这一问题提供了新的研究方向，它促使人

们摆脱了分子直接通过化合形成生命的思想，提出了原子通过化合形成分子，分子通过自组 装形成有序结构体的思想。正是因为分子自组装研究的发展推动了对生命起源的探索，所以 分子自组装研究同生命科学息息相关。著名学者 Whitesides 提出，自组装研究的最终目的是 了解和模拟生命的某些过程[1]。

所谓自组装，是指构筑基元（有机小分子，高分子等）无人工干预自发组成有序结构的 行为。自组装过程一般是可逆的[2]。分子自组装驱动力是非共价键作用，包括范德华力、氢 键、金属离子配位作用、静电力、阳离子-π吸附作用、π-π堆积作用、亲疏水作用、主客体 相互作用等。在超分子化学中，自组装构建各种稳定的分子聚集体通常由多种分子间作用力 共同协同作用来完成。

一般来说，构建分子自组装体系主要分为三个层次。第一，通过有序共价键形成完整的 中间分子体；第二，多个中间分子体在非共价键作用下形成稳定的大分子聚集体；第三，大 分子聚集体作为结构单元，多次重复自组装发展成有序分子组装体（见图 1。1）[3]。论文网

图 1。1 自组装体系的构建层次示意图

1。2 两亲性分子

1。2。1 两亲性分子介绍 两亲性分子，即亲水部分和疏水部分基于共价键连接的一类分子，见图 1。2。两亲性分

子能够在水中自组装形成各种明确结构的分子组装体，如胶束和囊泡。组装体的结构和性质 与两亲性分子的结构密切相关。磷脂是一种典型的天然两亲性物质，由一个头部和两个尾部 组成，头部往往是亲水的，尾部通常是疏水的。分散在水中的磷脂分子很有可能会自发聚集 形成类似于生物膜的双层结构，见图 1。3。具有相似拓扑结构的两亲性分子也可以自组装成 双层结构的组装体。此外，拓扑结构不同的两亲性分子自组装形成的组装体会有不同物理性 质。例如，当两个头基连接到一个烷基链时，可以产生 Bolaform 两亲性分子。Bolaform 两 亲性分子在嗜热细菌的细胞膜中可以发现，其具有高耐热性[4]。另一个例子是 Gemini 两亲 性分子，其中两个头基位于烷基链的中间。具有 Gemini 拓扑结构的两亲性分子可以在非常 低浓度聚集，是用作载体非常好的物质[5]。因此，即使两个两亲性分子具有相似分子量和化 学成分，如果它们的拓扑结构不同，物理性质也会不同。文献综述

图 1。2 两亲性分子示意图

图 1。3 磷脂分子的结构及其自组装的细胞膜结构

1。2。2 两亲性分子自组装 自组装的各种组件中，同时包含亲水和疏水部分的两亲性分子是最好的组件之一。两亲

性分子的特殊结构导致了在界面处形成的聚集形态和在溶液中的自组装行为是不同的[6]。当 两亲性分子分散在水中时，两亲性分子的亲水部分优先与水相相互作用，而疏水部分倾向于 驻留于空气或非极性溶剂中，可以形成多种形貌的聚集体，包括单分子层膜、双分子层或多 层膜等。当所有界面都被饱和后，两亲性分子的亲水-疏水的特殊结构使其可以通过自组装， 形成以疏水部分为核、亲水部分为壳的具有“核-壳”结构的特殊聚集体，因此，基于组分分 子和周围介质的亲水部分和疏水部分之间的排斥和配位力，两亲性分子可以聚集形成不同的 分子组装体。