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金纳米材料由于其优异的生物相容性和独特的光学性质而在疾病诊断与治疗方面具有良好的应用前景。在这些应用中,研究者面临的重要问题之一就是金纳米材料如何与生物大分子相互作用。β-淀粉样多肽(Aβ)在人脑部的不正常聚集与阿尔兹海默症等众多神经退化性疾病密切相关,因此,研究金纳米颗粒对Aβ聚集行为的调控作用是探索金纳米材料是否可以用于脑部疾病诊断和治疗的基础。金纳米材料的性质与其形貌密切相关,其可控制备的重要途径之一就是借助表面活性剂,目前使用最广泛是传统单链表面活性剂。与单链表面活性剂相比,Gemini表面活性剂具有更强的聚集能力和更为丰富的聚集体结构,有望在纳米材料制备中表现出单链表面活性剂所不具备的性能。基于上述原因,本论文系统研究了Gemini表面活性剂辅助下金纳米材料的可控制备以及不同形貌的金纳米材料对淀粉样多肽聚集行为的调控,取得的主要进展如下:
(1)系统研究了具有不同连接基团长度的季铵盐Gemini表面活性剂C12CsC12Br2(s为2,4,6,8,10和12)对金纳米晶体形貌的影响,结果表明,随着连接基团长度的增加,表面活性剂在金晶面的吸附选择性不同,并且显著影响了AuⅠ的扩散速率,金纳米晶体的形貌经历了纳米棒→纳米星→纳米片→纳米球的演变过程。
(2)研究了阳离子季铵盐Gemini表面活性剂C12C6C12Br2在不同价态金离子诱导下的聚集行为,并将其作为模板剂和包覆剂成功制备了一系列不同形貌的金纳米材料。利用AuⅢ与C12C6C12Br2的聚集体为模板,得到了辫状纳米线;利用AuⅠ与C12C6C12Br2的聚集体为模板,得到了空心金纳米球和不同长径比的金纳米胶囊;利用C12C6C12Br2对不同纳米金晶面包覆作用的差异及其对金纳米结构生长速率的调控,得到了沿<211>晶向生长的二维超支化金纳米结构。
(3)研究了三聚阳离子季铵盐表面活性剂DTAD对金纳米结构形成的调控作用,利用其在金特定晶面优先且稳定的吸附,获得了暴露面为高指数晶面{hhl}的金三八面体。
(4)研究了金纳米球和金纳米立方体对淀粉样多肽Aβ(1-40)聚集行为的影响,结果表明,两种纳米颗粒都能够促进Aβ(1-40)的聚集,但纳米球的促进作用明显强于纳米立方体,并且,纳米球能够显著抑制Aβ(1-40)α-螺旋结构的形成,而立方体对α-螺旋结构的影响不明显。上述差异可能是由金纳米颗粒几何形状的不同以及表面金原子排列方式的不同造成的。