CN109569445A - 奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法 - Google Patents

奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109569445A
CN109569445A CN201811173014.8A CN201811173014A CN109569445A CN 109569445 A CN109569445 A CN 109569445A CN 201811173014 A CN201811173014 A CN 201811173014A CN 109569445 A CN109569445 A CN 109569445A
Authority
CN
China
Prior art keywords
odd
even effect
gelator
chiral
hydrogel material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811173014.8A
Other languages
English (en)
Inventor
冯传良
刘进营
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201811173014.8A priority Critical patent/CN109569445A/zh
Publication of CN109569445A publication Critical patent/CN109569445A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/14—Preparation of carboxylic acid amides by formation of carboxamide groups together with reactions not involving the carboxamide groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0052—Preparation of gels
    • B01J13/0065—Preparation of gels containing an organic phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/18—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of substituted ureas
    • C07C273/1809—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of substituted ureas with formation of the N-C(O)-N moiety
    • C07C273/1818—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of substituted ureas with formation of the N-C(O)-N moiety from -N=C=O and XNR'R"
    • C07C273/1827—X being H
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55—Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及其制备方法；所述手性水凝胶材料通过奇偶效应交替改变凝胶因子的空间构象，由单一对映体构建的凝胶因子通过物理相互作用自组装而成；所述凝胶因子的分子结构式如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示：(Ⅰ)或(Ⅱ)；其中，R＝(CH2)n或NH，n＝0、1或2；或本发明利用不同数量亚甲基基团或者酰胺基(CONH)与脲基(NHCONH)之间的奇偶效应来调控纳米纤维的螺旋手性，与传统利用对映体分子、分子结构变化、溶剂、温度、客体分子、光照和pH等变量引起螺旋结构手性的反转相比，明显改进了现有体系的生物相容性差、结构不稳定以及操作困难的缺点。

Description

奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法
技术领域
本发明属于超分子化学技术领域，具体涉及一种用于细胞黏附培养用的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法。
背景技术
奇偶效应，原理上是结构元素的位置或数量从奇数或偶数连续变化，使化合物或者材料的某一特性交替变化，产生一种锯齿效应。自从1877年Baeyer教授首次发现一种奇偶效应，奇偶效应就在各个方向和领域中得到广泛的研究与报道。利用奇偶效应交替改变超分子凝胶的成胶能力或其纳米纤维形态已有研究，但是通过奇偶效应调控超分子纳米纤维手性从左手右手之间交替变化鲜有报道。
手性是自然界最重要的化学信号之一，对保持人体组织细胞的正常功能起到了决定作用。构建手性微纳米结构，探索手性影响细胞粘附、生长的内在机理不仅在生物医药健康等领域有应用价值，也对探讨自然界生命的手性起源具有重大意义。近年来，国内外学者对分子手性影响细胞的行为进行了研究，证明了分子手性对细胞粘附生长的重要作用。其次，课题组在前期的研究中也证明了手性纳米纤维结构对细胞的粘附与生长也有着非常重要的影响。尽管如此，关于手性调控细胞的研究仍旧处于前期的探索阶段，还存在很多亟需解决的关键科学问题。其中，在分子组装体中分子手性是保留并得到放大的，手性纳米纤维调控细胞行为过程中分子手性起到了什么作用就是一个亟需解决的关键科学问题，这主要因为手性纳米纤维结构与分子手性是细胞外微环境中的一个协同统一体。因此，要阐述清楚分子手性和组装纤维手性对细胞黏附的影响，设计合成由单一对映体构建不同手性的螺旋纤维结构显得越来越重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷，提供一种奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法。具体而言，本发明利用不同数量亚甲基基团(CH2)n之间的奇偶效应，或者利用酰胺基(CONH)与脲基(NHCONH)之间的奇偶效应，改变氨基酸手性碳与刚性苯环之间的亚甲基(CH2)或者NH奇偶数，设计合成了不同数量亚甲基基团或者酰胺基(CONH)与脲基(NHCONH)共价连接的L/D-苯丙氨酸和苯环，交替改变化学分子的空间构象，使其组装体的手性呈现锯齿形变化，不仅得到了单一对映体构建构建不同手性的螺旋纤维结构，并且探索出分子手性和组装纤维手性对细胞黏附的影响。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明涉及一种奇偶效应功能化的手性水凝胶材料，所述手性水凝胶材料是通过奇偶效应交替改变凝胶因子的空间构象，由单一对映体构建的凝胶因子通过物理相互作用自组装而成的手性纳米纤维材料；所述凝胶因子为L-苯丙氨酸衍生物或D-苯丙氨酸衍生物，分子结构式如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示：
其中，R＝(CH2)n或NH，n＝0、1或2；
优选的，所述凝胶因子为式(Ⅰ)结构式的凝胶因子，其中，R＝(CH2)n，n＝0、1或2，或R＝(CH2)n，n＝0，或R＝NH，
优选的，所述凝胶因子为式(Ⅱ)结构式的凝胶因子，其中，R＝(CH2)n，n＝0或1，
第二方面，本发明涉及一种前述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、叔丁氧羰基-L或D-苯丙氨酸和N-羟基丁二酰亚胺发生二环己基碳二亚胺缩合反应，生成化合物Boc-L/D-FOSu
S2、在四氢呋喃、碳酸钾存在的条件下，化合物Boc-L/D-FOSu和二甘醇胺或3-氨基-1,2-丙二醇发生反应，生成化合物Boc-L/D-FAE或化合物Boc-L/D-FAP
S3、在二氯甲烷存在的条件下，化合物Boc-L/D-FAE或化合物Boc-L/D-FAP与三氟乙酸发生反应，脱Boc-保护基生成L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐
S4、在二氯甲烷、三乙胺存在的条件下，所述L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐，和对苯二甲酰氯对苯二乙酰氯对苯二丙酰氯或对苯二异氰酸酯发生反应，生成所述凝胶因子。
优选的，步骤S3中，所述三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1/1～1/4。
优选的，步骤S4中，所述对苯二甲酰氯、对苯二乙酰氯、对苯二丙酰氯或对苯二异氰酸酯，与L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐，三乙胺的摩尔比为1:2.1:10～1:2.3:15。
优选的，步骤S4具体为：所述L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐用二氯甲烷溶解，冰浴冷却，依次加入三乙胺，对苯二甲酰氯、对苯二乙酰氯、对苯二丙酰氯或对苯二异氰酸酯；将反应溶液缓慢升至室温并搅拌，室温反应；抽滤，二氯甲烷、乙醇、去离子水依次洗涤，烘干，即得所述凝胶因子。
优选的，所述冰浴冷却的冷却温度为0℃；所述搅拌的时间为18～24小时。
优选的，L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐的无水二氯甲烷溶液的摩尔浓度为0.02～0.3mol/L；反应溶液中对苯二甲酰氯、对苯二乙酰氯、对苯二丙酰氯或对苯二异氰酸酯的摩尔浓度为0.02～0.3mol/L。
优选的，所述抽滤采用布氏漏斗抽滤胶体；所述二氯甲烷、乙醇、去离子水依次洗涤采用的二氯甲烷的用量为30～50mL，乙醇的用量为10～20mL，去离子水的用量为30～50mL。
第三方面，本发明涉及一种前述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料在分子手性和组装纤维手性对细胞黏附的影响的研究中的用途。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明是利用不同数量亚甲基基团或者酰胺基(CONH)与脲基(NHCONH)之间的奇偶效应来调控纳米纤维的螺旋手性，与传统利用对映体分子、分子结构变化、溶剂、温度、客体分子、光照和pH等变量引起螺旋结构手性的反转相比，明显改进了现有体系的生物相容性差、结构不稳定以及操作困难的缺点。
(2)本发明由单一对映体构建的手性纳米纤维材料通过分子手性和组装纤维手性的变化调控细胞黏附行为，揭示了手性纳米纤维调控细胞行为过程中分子手性具体起到什么作用。
(3)本发明奇偶效应功能化的手性纳米凝胶材料具有合成简单、良好生物相容性、可降解的优点，并且是由单一对映体构建的手性纳米纤维，手性易于调控，可望在细胞组织培养和其他医学领域有独特的应用。
(4)本发明中材料制备方法无需复杂的反应，易于规模化生产，所得产物纯度高，适宜于手性纳米纤维材料的商业化应用；手性纳米纤维水凝胶调控细胞的黏附行为均在生理环境下进行，操作方便，具有实际应用价值。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶图片，其中，A为亚甲基功能化的水凝胶图片，B为酰胺键或脲基功能化的水凝胶图片；
图2为BA、BP、d-BE、BE、d-BA的超分子水凝胶的纳米纤维扫描比较图以及BA、u-BDFAE、a-BDFAP和u-BDFAP的扫描比较图；其中，BA、BP和d-BE为右手螺旋，BE和d-BA为左手螺旋；
图3为本发明Hy926、NIH 3T3细胞在本发明手性纳米纤维BA、BE和BP薄膜上孵育不同时间后的荧光显微镜照片及细胞黏附密度；其中，A)为BA，BE和BP纳米纤维薄膜以及PS对照板上Hy926细胞培养5天，NIH 3T3细胞培养3天后荧光照片；B)，C)为孵育4小时，1天，2天，3天，5天或者7天后，BA，BE和BP纳米纤维膜和PS对照的Hy926细胞(B)和NIH 3T3细胞(C)的定量数据，N＝6；*，**，***数据显示显着差异(ANOVA：*p0.05，**p0.005，***p0.001)；
图4为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶的圆二色图谱和振动圆二色图谱；其中，A为BA、BE和BP水凝胶圆二色图谱；B为d-BA和d-BE水凝胶圆二色图谱；C为BA、BE和BP凝胶干膜振动圆二色图谱；D为BA、u-BDFAE、a-BDFAP和u-BDFAP凝胶的圆二色图谱；
图5为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶因子BA的1H NMR谱图；
图6为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶因子BE的1H NMR谱图；
图7为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶因子BP的1H NMR谱图；
图8为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶因子d-BA的1H NMR谱图；
图9为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶因子d-BE的1H NMR谱图；
图10为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶因子u-BDFAE的1H NMR谱图；
图11为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶因子a-BDFAP的1H NMR谱图；
图12为本发明奇偶效应功能化的超分子水凝胶因子u-BDFAP的1H NMR谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种用于细胞黏附培养用的手性均一超分子凝胶纳米纤维材料，所述手性材料通过奇偶效应交替改变凝胶因子的空间构象，由单一对映体构建的凝胶因子通过物理相互作用自组装而成的不同手性纳米纤维材料，凝胶因子均为L-或D-苯丙氨酸衍生物，分子结构式如下所示：
其中，a部分中R1为H或NH(CH2)2O(CH2)2OH，L-苯丙氨酸衍生物中，n分别为偶数0(BA)和2(BP)，奇数1(BE)；D-苯丙氨酸衍生物中n分别为偶数0(d-BA)和奇数1(d-BE)。b部分中均为L-苯丙氨酸衍生物，其中R1为NH(CH2)2O(CH2)2OH，R2为NHCH2CH(OH)CH2OH。a部分中，是利用不同数量亚甲基的奇偶效应，实现了超分子组装体的手性反转可控；b部分中，是利用酰胺键(CONH)和脲基(NHCONH)之间的奇偶效应，改变了L-苯丙氨酸的手性碳与刚性苯环之间的空间距离，引发了组装分子之间的空间构象变化，造成了超分子组装体的手性反转。手性凝胶因子在自组装过程中，分子手性信号将传递到纳米纤维组装体结构中，得到类似人体内胶原蛋白螺旋结构的手性凝胶纤维。a部分的L-苯丙氨酸衍生物，当n为偶数0(BA)和2(BP)时,可得到右手螺旋纳米纤维,当n为奇数1(BE)时,可得到左手螺旋纳米纤维；D-苯丙氨酸衍生物部分，当n为偶数0(d-BA)可得到左手螺旋纳米纤维,当n为奇数1(d-BE)时,可得到右手螺旋纳米纤维。b部分中，酰胺键修饰的BA和a-BDFAP，均为右手螺旋纳米纤维，而脲基修饰的u-BDFAE和u-BDFAP，为手性反转的左手螺旋纳米纤维。
本实施例还涉及前述凝胶因子制备方法，所述方法包括：
a部分凝胶因子合成步骤：
步骤1，酰氯的制备
对苯二甲酰氯购自阿拉丁试剂公司。对苯二乙酰氯的制备：取对苯二乙酸(购自阿拉丁)在二氯亚砜溶液中加热回流4小时，反应结束后，旋转蒸发除去多余的二氯亚砜，得到淡黄色固体。对苯二丙酰氯的制备：对苯二丙酸是根据文献合成所得，取对苯二丙酸在二氯亚砜溶液中加热回流4小时，反应结束后，旋转蒸发除去多余的二氯亚砜，得到淡黄色固体。
步骤2，Boc-L/D-FAE的合成
将叔丁氧羰基-L或D-苯丙氨酸(Boc-L/D-PhOH)和N-羟基丁二酰亚胺(HOSu)用二环己基碳二亚胺(DCC)缩合,得到Boc-L/D-PhOSu.取二甘醇胺和四氢呋喃加入到含有1mol/L K2CO3溶液的圆底烧瓶中,混合均匀，加入Boc-L/D-PhOSu，剧烈搅拌4h.反应结束后，旋转蒸发除去四氢呋喃，乙酸乙酯/水体系萃取反应液,无水硫酸钠干燥有机相，柱色层析柱纯化，得到白色固体Boc-L/D-PhDGA。
L/D–三氟乙酸盐的制备：
Boc-L/D-PhDGA加入到二氯甲烷/三氟乙酸(V/V)为4/1的溶液中，室温反应3h后，将溶液旋转蒸发完全除去溶液和剩余PhDGA的三氟乙酸。
步骤3，不同数量亚甲基功能化凝胶因子的制备：
将L/D–FAE的三氟乙酸盐溶于二氯甲烷，冰浴冷却，依次加入三乙胺、对步骤1所得酰氯，将反应溶液缓慢升至室温并搅拌，室温反应24h。将所得胶体布氏漏斗抽滤，二氯甲烷、乙醇、去离子水依次洗涤，烘箱干燥样品，得到白色固体目标产物。
步骤4，将得到的不同数量亚甲基功能化凝胶因子进行氢谱，碳谱和高分辨质谱表征。
b部分凝胶因子合成步骤：
步骤1，取对苯二甲酰氯、二环己基碳二亚胺(DCC)、N-羟基丁二酰亚胺(NHS)、对苯二异氰酸酯、BOC-L/D-苯丙氨酸、二甘醇胺、3-氨基-1,2-丙二醇、无水硫酸钠、二氯甲烷、四氢呋喃、无水碳酸钾、三氟乙酸等试剂购。
步骤2，Boc-L/D-FAE和Boc-L/D-FAP的合成
将叔丁氧羰基-L或D-苯丙氨酸(Boc-L/D-FOH)和N-羟基丁二酰亚胺(HOSu)用二环己基碳二亚胺(DCC)缩合,得到Boc-L/D-FOSu.取二甘醇胺和四氢呋喃加入到含有1mol/LK2CO3溶液的圆底烧瓶中,混合均匀，加入Boc-L/D-FOSu，剧烈搅拌4h.反应结束后，旋转蒸发除去四氢呋喃，乙酸乙酯/水体系萃取反应液,无水硫酸钠干燥有机相，柱色层析柱纯化，得到白色固体Boc-L/D-FAE。取3-氨基-1,2-丙二醇和四氢呋喃加入到含有1mol/L K2CO3溶液的圆底烧瓶中,混合均匀，加入Boc-L/D-FOSu，剧烈搅拌4h.反应结束后，旋转蒸发除去四氢呋喃，乙酸乙酯/水体系萃取反应液,无水硫酸钠干燥有机相，柱色层析柱纯化，得到白色固体Boc-L/D-FAP。
L/D–FAE三氟乙酸盐以及L/D–FAP三氟乙酸盐的制备：
将Boc-L/D-FAE和Boc-L/D-FAE分别加入到二氯甲烷/三氟乙酸(V/V)为4/1的溶液中，室温反应3h后，将溶液旋转蒸发完全除去溶液和剩余的三氟乙酸。
步骤3，酰胺键和脲基功能化凝胶因子的制备：
将L/D–FAE三氟乙酸盐和L/D–FAP三氟乙酸盐分别按下列步骤处理，二氯甲烷溶解，冰浴冷却，依次加入三乙胺，对苯二甲酰氯或对苯二异氰酸酯，将反应溶液缓慢升至室温并搅拌，室温反应24h。将所得胶体布氏漏斗抽滤，二氯甲烷、乙醇、去离子水依次洗涤，烘箱干燥样品，得到白色固体目标产物。
本实施例1制得的奇偶效应功能化的超分子水凝胶，见图1A和1B所示：(图1A为亚甲基功能化的水凝胶，分别为BA、BE、BP、d-BA和d-BE；图1B为酰胺键与脲基功能化的BA、u-BDFAE、a-BDFAP和u-BDFAP)；实施例1制得的奇偶效应功能化的手性结构的凝胶因子1H核磁谱图依次见图5-图12中，5为BA 1H NMR谱图，图6为BE 1H NMR谱图，图7为BP 1H NMR谱图，图8为d-BA 1H NMR谱图，图9为d-BE 1H NMR谱图，图10为a-BDFAE 1H NMR谱图，图11为a-BDFAE1H NMR谱图，图12为u-BDFAP 1H NMR谱图。
利用扫描电镜(SEM)对奇偶效应功能化的凝胶BA、BE和BP微观形貌进行了表征分析，如图2。首先，亚甲基功能化的水凝胶，分别为BA、BE、BP、d-BA和d-BE，其中BA、BP和d-BE形成右手螺旋纤维，BE和d-BA形成左手螺旋纤维。另外，酰胺键与脲基功能化的BA、u-BDFAE、a-BDFAP和u-BDFAP，形貌区别较大，其中酰胺键功能化的BA和a-BDFAP形成右手螺旋纤维，而脲基功能化的u-BDFAE和u-BDFAP形成较细的纤维。
进一步利用圆二色谱(CD)和振动圆二色图谱(VCD)验证奇偶效应诱导超分子手性的反转，如图4。图4A中，水凝胶BA的CD光谱显示出显着的科顿效应，在239nm处为零交叉点、273nm处较强的正效应峰和228nm处偏弱的负效应峰；类似地，观察到水凝胶BP的273nm处较弱的正效应峰和21 5nm处偏强的负效应峰；正如预期的那样，与凝胶BA和BP相比，BE的科顿效应发生了非镜像反转，在227nm处正峰和240nm处具有较强的负效应峰。由于在手性中心和苯基团之间存在奇偶数的亚甲基单元，BA、BE和BP凝胶的CD信号显示出明显的反转，结果与SEM结果非常一致。对映体d-BA和d-BE的CD光谱进一步证实了由亚甲基单元的数量变化引起的手性反转(图4B)。
此外，我们还通过振动圆二色光谱(VCD)来研究BA、BE和BP凝胶水凝胶干膜的手性(图4C)。从图中看到在1750和1600cm-1之间酰胺键Ⅰ的VCD信号，BA、BE和BP凝胶纤维薄膜依次发生反转。BA和BP显示相同的(-/+)信号，相反地，BE的VCD信号显示显着(+/-)。VCD信号从BA到BE到BP的手性反转，这要归因于不同数量亚甲基单元的奇偶效应。
在酰胺键与脲基功能化的对照组中，如图4D,圆二色谱(CD)显示两者具有一定的非镜像对称，由于二者是非对映体，在CD谱图曲线信号强度和形状有一定的区别。
实施例2、奇偶效应功能化的手性纳米纤维材料在细胞培养方面的用途
Hy926细胞和NIH 3T3细胞在奇偶效应功能化的手性均一的纳米纤维薄膜表面的黏附量调控
本实施例采用的纳米纤维薄膜由前述实施例1制备的手性均一的苯丙氨酸衍生物凝胶因子自组装而得。
首先将各种凝胶因子分别制备成0.3mg/mL超纯水稀溶液，冷却自组装，在96孔细胞培养板中每孔加入100μL 0.3mg/mL水凝胶稀溶液，37℃下真空干燥12h,紫外光照射30min消毒杀菌，将NIH 3T3细胞和Hy926细胞接种在涂有功能化的干凝胶薄膜的96孔细胞培养板上(约2000个/孔)，置于37℃，5％CO2细胞培养箱中孵育，观察不同时间点细胞的粘附情况。采用活-死细胞双染，荧光显微镜下观察并拍照，用Image J软件进行统计分析，见图3；由图3可知，两种细胞在BE凝胶薄膜上粘附的细胞数量为BA凝胶薄膜上粘附细胞数量的1.2倍，BP凝胶薄膜上的1.3倍。这些结果表明左旋螺旋纳米纤维可以增加细胞黏附，而右手纳米纤维具有微弱的影响，尽管这两种纳米纤维均源自L-苯丙氨酸衍生物。
综上所述，本实施制得的手性均一的纳米凝胶材料成功仿生出细胞外微环境的手性螺旋结构，分子手性和组装纤维手性都能够明显的影响细胞的粘附生长行为。研究证明，由L-苯丙氨酸衍生物构建的左手螺旋纳米纤维(M)对细胞黏附是正影响,源自L-苯丙氨酸衍生物的右手螺旋纳米纤维(P)和源自D-苯丙氨酸衍生物的左手螺旋纳米纤维(M)的细胞黏附效果为弱影响，而由D-苯丙氨酸衍生物组装的右手纳米纤维(P)的细胞黏附效果为负影响。经过对细胞实验结果的分析，得出由手性氨基酸构建的手性纤维对细胞黏附的影响顺序为LM>LP≈DM>DP。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种奇偶效应功能化的手性水凝胶材料，其特征在于，所述手性水凝胶材料是通过奇偶效应交替改变凝胶因子的空间构象，由单一对映体构建的凝胶因子通过物理相互作用自组装而成的手性纳米纤维材料；所述凝胶因子为L-苯丙氨酸衍生物或D-苯丙氨酸衍生物，分子结构式如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示：
其中，R＝(CH2)n或NH，n＝0、1或2；
2.如权利要求1所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料，其特征在于，所述凝胶因子为式(Ⅰ)结构式的凝胶因子，其中，R＝(CH2)n，n＝0、1或2，或R＝(CH2)n，n＝0，或R＝NH，
3.如权利要求1所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料，其特征在于，所述凝胶因子为式(Ⅱ)结构式的凝胶因子，其中，R＝(CH2)n，n＝0或1，
4.一种如权利要求1所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、叔丁氧羰基-L或D-苯丙氨酸和N-羟基丁二酰亚胺发生二环己基碳二亚胺缩合反应，生成化合物Boc-L/D-FOSu
S2、在四氢呋喃、碳酸钾存在的条件下，化合物Boc-L/D-FOSu和二甘醇胺或3-氨基-1,2-丙二醇发生反应，生成化合物Boc-L/D-FAE或化合物Boc-L/D-FAP
S3、在二氯甲烷存在的条件下，化合物Boc-L/D-FAE或化合物Boc-L/D-FAP与三氟乙酸发生反应，脱Boc-保护基生成L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐
S4、在二氯甲烷、三乙胺存在的条件下，所述L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐，和对苯二甲酰氯对苯二乙酰氯对苯二丙酰氯或对苯二异氰酸酯发生反应，生成所述凝胶因子。
5.如权利要求4所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1/1～1/4。
6.如权利要求4所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述对苯二甲酰氯、对苯二乙酰氯、对苯二丙酰氯或对苯二异氰酸酯，与L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐，三乙胺的摩尔比为1:2.1:10～1:2.3:15。
7.如权利要求4所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤S4具体为：所述L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐用二氯甲烷溶解，冰浴冷却，依次加入三乙胺，对苯二甲酰氯、对苯二乙酰氯、对苯二丙酰氯或对苯二异氰酸酯；将反应溶液缓慢升至室温并搅拌，室温反应；抽滤，二氯甲烷、乙醇、去离子水依次洗涤，烘干，即得所述凝胶因子。
8.如权利要求7所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述冰浴冷却的冷却温度为0℃；所述搅拌的时间为18～24小时。
9.如权利要求7所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料的制备方法，其特征在于，L/D–FAE三氟乙酸盐或L/D–FAP三氟乙酸盐的无水二氯甲烷溶液的摩尔浓度为0.02～0.3mol/L；反应溶液中对苯二甲酰氯、对苯二乙酰氯、对苯二丙酰氯或对苯二异氰酸酯的摩尔浓度为0.02～0.3mol/L。
10.一种如权利要求1～3中任一项所述的奇偶效应功能化的手性水凝胶材料在分子手性和组装纤维手性对细胞黏附的影响的研究中的用途。
CN201811173014.8A 2018-10-09 2018-10-09 奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法 Pending CN109569445A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811173014.8A CN109569445A (zh) 2018-10-09 2018-10-09 奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811173014.8A CN109569445A (zh) 2018-10-09 2018-10-09 奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109569445A true CN109569445A (zh) 2019-04-05

Family

ID=65920004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811173014.8A Pending CN109569445A (zh) 2018-10-09 2018-10-09 奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109569445A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110408584A (zh) * 2019-07-02 2019-11-05 上海交通大学 左旋手性纳米凝胶细胞支架材料及其制备方法
CN111729622A (zh) * 2020-04-22 2020-10-02 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种苯丙氨酸衍生的手性超分子水凝胶及其应用
CN112076149A (zh) * 2020-09-09 2020-12-15 上海交通大学 香豆素靶向控释纳米凝胶及其制备方法
CN112641995A (zh) * 2020-12-21 2021-04-13 上海交通大学 具有抗菌促修复功能的手性水凝胶敷料及其制备方法和应用
CN114106305A (zh) * 2021-11-09 2022-03-01 上海交通大学 一种手性均一且可控的超分子水凝胶因子的制备方法
CN115286530A (zh) * 2022-08-29 2022-11-04 河南大学 一种卤化效应功能化的手性水凝胶材料及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101863795A (zh) * 2010-06-10 2010-10-20 上海交通大学 基于1,4-环己烷/苯二甲酸的水凝胶材料的制备方法
CN102516346A (zh) * 2011-12-01 2012-06-27 复旦大学 一种有机小分子凝胶因子及其应用
CN102585267A (zh) * 2012-02-23 2012-07-18 上海交通大学 细胞培养用的智能凝胶三维支架材料
CN103694131A (zh) * 2013-12-06 2014-04-02 上海交通大学 手性超分子水凝胶及其制备方法、用途
US20160002457A1 (en) * 2013-02-20 2016-01-07 Celluforce Inc. Tunable and responsive photonic hydrogels comprising nanocrystalline cellulose

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101863795A (zh) * 2010-06-10 2010-10-20 上海交通大学 基于1,4-环己烷/苯二甲酸的水凝胶材料的制备方法
CN102516346A (zh) * 2011-12-01 2012-06-27 复旦大学 一种有机小分子凝胶因子及其应用
CN102585267A (zh) * 2012-02-23 2012-07-18 上海交通大学 细胞培养用的智能凝胶三维支架材料
US20160002457A1 (en) * 2013-02-20 2016-01-07 Celluforce Inc. Tunable and responsive photonic hydrogels comprising nanocrystalline cellulose
CN103694131A (zh) * 2013-12-06 2014-04-02 上海交通大学 手性超分子水凝胶及其制备方法、用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINGYING LIU ET AL: "The Cooperative Effect of Both Molecular and Supramolecular", 《ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION》 *
刘进营等: "奇偶效应诱导的苯丙氨酸类水凝胶手性反转", 《高分子学报》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110408584A (zh) * 2019-07-02 2019-11-05 上海交通大学 左旋手性纳米凝胶细胞支架材料及其制备方法
CN111729622A (zh) * 2020-04-22 2020-10-02 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种苯丙氨酸衍生的手性超分子水凝胶及其应用
CN112076149A (zh) * 2020-09-09 2020-12-15 上海交通大学 香豆素靶向控释纳米凝胶及其制备方法
CN112076149B (zh) * 2020-09-09 2022-03-01 上海交通大学 香豆素靶向控释纳米凝胶及其制备方法
CN112641995A (zh) * 2020-12-21 2021-04-13 上海交通大学 具有抗菌促修复功能的手性水凝胶敷料及其制备方法和应用
CN112641995B (zh) * 2020-12-21 2021-11-23 上海交通大学 具有抗菌促修复功能的手性水凝胶敷料及其制备方法和应用
CN114106305A (zh) * 2021-11-09 2022-03-01 上海交通大学 一种手性均一且可控的超分子水凝胶因子的制备方法
CN115286530A (zh) * 2022-08-29 2022-11-04 河南大学 一种卤化效应功能化的手性水凝胶材料及其制备方法和应用
CN115286530B (zh) * 2022-08-29 2023-06-09 河南大学 一种卤化效应功能化的手性水凝胶材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109569445A (zh) 奇偶效应功能化的手性水凝胶材料及制备方法
Ko et al. Characterization of cross-linked gelatin nanofibers through electrospinning
CN103694131A (zh) 手性超分子水凝胶及其制备方法、用途
CN104826126B (zh) 一种制备高机械强度的三组分荧光水凝胶的方法
RU2134690C1 (ru) 5-ацетамидо-2,3,4,5-тетрадеокси-4-гуанидино-d-глицеро-d-галакто-нон-2- енопиранозоновая кислота в кристаллической форме, способы получения, фармацевтическая композиция и способ ее получения
US20140148410A1 (en) Supramolecular Nanofibers and Hydrogels Based on Nucleic Acids Functionalized with Nucleobases
CN111218011B (zh) 一种聚乙二醇基水凝胶及其制备方法和应用
CN110408584A (zh) 左旋手性纳米凝胶细胞支架材料及其制备方法
CN113174061B (zh) 一种结构优化的手性超分子水凝胶基元、制备方法及用途
CN101863795A (zh) 基于1,4-环己烷/苯二甲酸的水凝胶材料的制备方法
CN113402576A (zh) 一种胱氨酸胆固醇凝胶因子及其制备方法
CN107485578A (zh) 一种静电纺制备壳聚糖/寡肽生物美白面膜的方法
US6030640A (en) Oligoglycine compound, fibrous microtube of oligoglycine compound and process of producing fibrous microtube
CN114106305B (zh) 一种手性均一且可控的超分子水凝胶因子的制备方法
CN103175723B (zh) 激光共聚焦扫描显微镜高分子纤维可视化的制备方法
CN108530345B (zh) 一种具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物及其制备方法和应用
JPH09510693A (ja) アミンイミド含有分子のモジュール設計および合成
JPH03160086A (ja) ポリペプチド薄膜
CN115286530B (zh) 一种卤化效应功能化的手性水凝胶材料及其制备方法和应用
CN111848596A (zh) 近红外光刺激响应型功能大分子、智能纳米材料及其制备方法
JPS61145174A (ja) 新規な光学活性エポキシプロピオン酸エステル誘導体の製造法
Makarević et al. Chiral bis (tyrosinol) and bis (p-hydroxyphenylglycinol) oxalamide gelators. Influence of aromatic groups and hydrogen bonding on gelation properties
Howes et al. Cyclo-(L-asparagyl-L-asparagyl)[(3 S, 6 S)-3, 6-bis (carbamoylmethyl)-piperazine-2, 5-dione]: preparation and crystal structure
CN115304516B (zh) 具有非常规发色团的化合物及其制备和应用
CN114437714B (zh) 一种基于对映选择性共组装的圆偏振发光材料及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190405