向自然界学习是研发新型功能材料的重要方式,其中仿生超疏水材料更是起源于自然并且发展于自然。超疏水材料因其特殊的憎水性被广泛地应用于各行各业。然而现有的超疏水材料存在制备过程复杂、条件苛刻和生物毒性等问题,难以用于对生物安全性要求较高的生物以及食品工业中。为了克服这些缺点,本文基于类淀粉样蛋白质组装启迪的相转变溶菌酶,构筑了一种新型的蛋白质基超疏水表面,该材料不仅合成方法温和简单,材料性能优异,且由于以蛋白质为基底,其生物安全性良好。将该材料用于生物大分子结晶以及食品包装取得了良好的效果,这为生物大分子结晶提供新的平台,同时在食品包装行业也具有广阔应用前景。本研究工作涉及如下两个方面:(1)蛋白质基超疏水表面上的生物分子结晶过程生物分子在界面上的结晶是自然界的重要过程,如何正确理解这一过程并得到高质量的晶体将会成为突破解析蛋白质晶体学发展的瓶颈,这对更好的解释生命活动具有重要意义。针对这一难题,本论文提出了一种新的蛋白质结晶途径,即一种蛋白质基超疏水表面提供的生物界面平台可以诱导蛋白质和多肽的结晶。主要以模型蛋白溶菌酶为例,首先,讨论了在蛋白质基表面上超疏水环境对蛋白质结晶的影响,原位观察了不同疏水程度的表面上液滴大小的各种参数变化、通过建立简单数学模型考查了液滴的体积和溶质浓度的变化。研究发现蛋白质溶液液滴在超疏水生物界面上以Wenzel模型进行变化,并且其液滴的溶质浓度被可控地增强,则为晶体生长提供亚稳定环境从而有利于蛋白质晶体的生长。在超疏水表面生长的晶体质量高,XRD衍射信号强,电子衍射图为单晶阵列。其次,本文讨论了蛋白质基对大分子结晶过程的影响,以常用的无机硅超疏水表面为对照实验,考查蛋白质基表面在结晶过程中的作用。研究发现,蛋白质基表面因具有一些特殊的氨基、羧基、巯基等官能团,对蛋白质结晶具有促进作用。通过XRD和电子衍射表征发现,蛋白质基表面相比无机硅表面生长的晶体,其晶型单一,并呈现单晶状态。最后将蛋白质基超疏水表面拓展到)刀豆蛋白、胰岛素和多肽结晶中并在低浓度无机盐环境中就可以得到相应规则的晶体。(2)抗食物残液粘附的蛋白质基涂层的制备目前人们通过各种途径缓解世界粮食危机,然而基于食物残液粘附包装材料表面而引起的浪费依然有待改善。本论文针对此问题利用相转变溶菌酶构筑的微纳结构,经过化学和物理方法对其表面进行低能物质的修饰,构筑了抗食物残液粘附的蛋白质基涂层。在涂层空隙填充了 PDMS充当“液体润滑剂”,从而使表面的液体易滑落达到抗食物残液粘附效果。该涂层适用于市售的功能饮料、啤酒、牛奶和多种品牌的酸奶等,其静态接触角可达145°以上。当倾斜角为8°及以上时,酸奶液滴即可以滑落,从而实现高粘度食品液滴不粘附的目的。