胶原蛋白是多细胞生物中含量最为丰富的蛋白质种类之一,其广泛存在于动物骨骼、跟腱、皮肤等组织器官。与其他类型蛋白质相比,天然胶原独特的三螺旋分子构造赋予其优异的生物力学性能和生物稳定性。同时,作为细胞外基质(ECM)的主要成分,优异的生物相容性和生物降解性也成为天然胶原特有的性能标签。正因为此,近年来,在涉及到临床医学、生命科学、生物材料等领域的技术进步和前沿研究中,都无一例外地可以发现胶原蛋白的身影。自组装/纤维化是天然胶原最主要的分子特性行为之一,并直接影响胶原基材料的构造和性能。目前,基于天然胶原自组装分子行为所构筑的胶原凝胶/胶原纤维已成功应用于食品工程、生物医学以及生物材料等领域。然而,在胶原的众多应用领域中,各领域对其性能要求不一,天然胶原固有的分子行为往往带来单一的性能,难以满足不同领域的性能需求,进而限制了胶原蛋白的应用范围。基于此,本论文尝试利用离子液体和异源组装方式对胶原蛋白的自组装分子行为开展调控,并进一步优化其自组装产物的性能,从而为天然胶原应用范围的拓展和新颖胶原基生物材料的开发提供了新的思路。包括温度、pH、离子种类和离子强度在内的环境因子是影响天然胶原自组装分子行为重要因素之一,也是优化和调控胶原基生物材料构造和性能的主要手段。鉴于此,本部分以草鱼皮中提取的酶溶性胶原蛋白为模板,重点探讨了离子液体对胶原蛋白自组装分子行为和凝胶性能的影响。自组装动力学分析表明,离子液体的引入抑制了胶原蛋白自组装的分子行为,且抑制效果与离子液体的浓度和类型密切相关。但是,扫描电子显微镜测试表明,离子液体介质中胶原蛋白自组装产物的纤维粒径比常规缓冲液(PBS)更大。同时,差示扫描量热分析表明,当在离子液体介质中进行自组装时,胶原纤维的热稳定性可以显著提升。而且,离子液体的介入有效增强了胶原凝胶的机械强度。该结果提示,离子液体环境可以影响胶原分子组装动力学行为并且对其组装产物的纤维形貌和性能起到调控作用。异源胶原共混是调控胶原自组装分子行为的新兴技术手段,同时也为胶原基生物材料的性能改进和优化提供了新的思路。但是,异源胶原组装目前尚缺乏有效的监控手段、组装产物形貌和性能也缺乏充分的认知。为此,本部分利用氧化石墨烯淬灭荧光的特殊性能,发展了简单且高效监控异源胶原组装的方法,并进一步实现了胶原纤维热稳定性的可控调节。荧光光谱分析表明,异硫氰酸荧光素(FITC)标记的猪皮胶原吸附在氧化石墨烯表面导致荧光淬灭,引入草鱼皮胶原后由于发生了异源组装使FITC标记猪皮胶原从石墨烯表面脱落,荧光重新恢复;而在非异源组装条件下,荧光强度变化不大。同时,荧光动力学测试也进一步证实了异源组装是荧光强度改变的先决条件。差示扫描量热分析表明,猪皮胶原和草鱼皮胶原异源组装所形成的胶原纤维呈现出与单一胶原纤维完全不同的热稳定性。而且,原子力显微镜观察也提供了氧化石墨烯体系中猪皮胶原与草鱼皮胶原异源组装的图像学证据。更重要的是,通过改变草鱼皮的浓度构筑了热稳定性不同的胶原纤维,且变性温度与草鱼皮浓度呈线性关系,从而成功实现了胶原纤维热稳定性的任意调节。