学院新闻

功能有机分子化学国家重点实验室在构筑可控“智能”表面方面取得进展

发布日期:2014-11-26 00:00:00 点击量:

“智能”表面(“smart surface)是能够对外界光、电、温度等变化进行响应的功能化表面,在传感器、仿生器件、光电检测和药物释放等领域有广泛的应用前景。

  近期,功能有机分子化学国家重点实验室张浩力课题组将各种具有光电响应性能的有机分子固定到不同材料的表面,探索构筑新型“智能”表面的新方法,并取得了系列的研究进展。他们首先将苯醌类分子通过自组装技术结合到金电极表面,并应用现场拉曼光谱技术监测表面化学反应。研究结果表明,这种功能表面可以在电化学信号的调控下与氨基酸发生可控环化反应。该研究结果发表在美国化学会刊物Langmuir上(Langmuir, 2013, 29, 51995206)。

  在此基础上,张浩力课题组与国家重点实验室的周波教授和基础医学院白德成教授课题组合作,探索了此类“智能”表面在细胞生物学方面的应用。他们合作设计了一个更为可控的动态“智能”表面。这种动态表面是基于含有三甲氧基苯的自组装单分子膜,这种单分子膜可以进行由电化学调制的分步表面活化,形成邻苯二酚结构,随后分步与带有半胱氨酸的多肽进行反应。在电学信号的调制下,该表面可以精确地控制化学反应的进行程度。张浩力课题组的博士生李君同学发现这种新型的“智能”表面可以实现多肽在表面的分步修饰,更重要的是,可以控制多肽的构象。通过首次的电化学活化和表面反应,可以将链状的RGD肽修饰到表面;而通过随后再次的电化学活化和表面反应,链状的RGD肽可以转化为环状构象。利用环状和链状的RGD肽在与细胞的结合能力的不同,可以控制细胞在表面的粘附行为。整个反应的过程可以很好地通过电化学、现场拉曼光谱和X射线光电子能谱进行监控。这种简单、有效并可控的“智能”表面今后可能应用在多肽和蛋白在表面上的修饰,并用于构筑新型的传感器和生物器件。该研究结果发表在近期的《美国化学会志》上(J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 11050-11056)。