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生物大分子和带正电荷的表面活性剂通过静电作用结合后,经冻干脱水处理可得到一系列生物大分子热致液晶(TLCs)材料,该材料分子具有两亲性。DNA与表面活性剂结合后能得到DNA TLCs,由于液晶的有序性取决于分子的空间三维结构、刚性和柔性部分以及弱分子间作用力,因此DNA TLCs在外力刺激下能表现出一定的响应能力。目前,有关调控DNA-表面活性剂TLCs材料的相变行为的研究主要集中于改变表面活性剂烷基链的长度。而光作为最佳物理化学刺激之一,通过光刺激对材料性质的调控的研究较少,因此,制备光刺激响应型的TLCs是本论文研究的重点。本文我们设计合成了多种DNA TLCs材料,实现了通过光刺激和不同的温度下对材料相态的调控。主要研究如下:(1)为了探究季铵盐表面活性剂的对抗离子对DNA-表面活性剂TLCs材料性质的影响,我们利用双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)合成了具有不同对抗离子(卤化物、BF4-、金属卤化物、对甲苯磺酸根离子(Ts O-))的季铵盐表面活性剂DDA(X)(X=对抗离子),用于DNA-DDA(X)材料的制备。由于季铵盐和对抗离子之间存在静电作用,因此,在DNA TLC制备过程中不可避免地会引入对抗离子。LC态为对抗离子提供了更大的自由运动空间。表面活性剂层内对抗离子的运动会破坏表面活性剂分子间的相互作用,导致有序结构的解离。同时,体积大的无机阴离子对阳离子季铵盐的库仑力较低,降低了LC相的稳定性,而平面对抗离子Ts O-的引入,使表面活性剂分子层存在强烈的π-π相互作用从而增加了相稳定性。因此,对抗离子的强大调节作用来自于它们与季铵盐层的不同相互作用。(2)通过反式?顺式偶氮苯异构化制备了光刺激响应型无水DNA TLCs,我们合成了两种不同的偶氮苯表面活性剂,其具有庞大的“头部”基团和长烷基链,用于制备DNA TLCs。而偶氮苯表面活性剂的高密度堆积会导致紫外线穿透材料的效率较低,因此引入一定量的DDAB会破坏高密度堆积的表面活性剂,使材料容易发生相态的转变。在偶氮苯异构化的帮助下,两种DNA TLCs对其Cr?IL相变实现了可逆的光调节。除表面活性剂之间松散的堆积密度外,它们具有接近室温的较低的熔点,并且在熔点上能立刻发生LC→IL转变。苄基的存在也使相关的DNA TLC表现出无紫外光照射后,材料迅速恢复有序结构的性能。偏光显微镜(POM)分析和自愈合试验证实了这两种DNA TLCs是出色的自我修复的生物材料。(3)基于种子生长法合成了CTAB-Au,用其制备两种含有Au NPs的DNA-表面活性剂TLCs,Au NPs/DNA-DDAB(1:5)和Au NPs/DNA-DDAB(1:2)。为研究这两种DNA TLCs的光响应特性,对其进行520 nm的可见光照射后并作POM分析,期间可以观察到明显的边界运动。通过调整DNA:DDAB的电荷比和样品制备中Au NPs的用量,对得到的DNA TLCs的物理性质(包括室温下的相态、清亮点和光电流性质)进行了表征。在对照实验研究中,室温下可见光诱导的力学性能变化仅对Au NPs制备的DNA-表面活性剂TLCs起作用,而对制备的DNA-DDAB TLC和DNA-Au NPs复合物不起作用。(4)基于上述用种子生长法合成的CTAB稳定的Au NPs(CTAB-Au),我们进一步改良种子生长法合成策略,制备了一种双烷基链季铵盐表面活性剂稳定的Au NPs(DDAB-Au)。在CTAB-Au和DDAB-Au分别存在时,在室温下用Na BH4还原荧光素钠。无论是在孵育条件还是未孵育条件下,由于Au NPs活性位点上荧光素钠的存在,使BH4-的吸附成为可能,然后金属H-开始形成并累积,从而还原荧光素钠。通过荧光强度变化来监测催化过程。与仅含单条烷基链的CTAB相比,DDAB柔性更大,极性更小,空间位阻更大,质荷比更低,这些都导致其与Au NPs活性位点的结合力较弱。而CTAB与Au NPs活性位点的结合力较强。因此,CTAB-Au催化反应的诱导时间(t0)较长。需要注意的是,高浓度的Na BH4会大大增加BH4-对活性位点吸附的机会,通过快速提供H-从而加速荧光素钠的还原。这一特性有利于BH4-在活性位点上的吸附和金属H-的生成,因此与CTAB-Au催化反应相比,DDAB-Au催化还原荧光素钠的反应更加快速。