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多肽由于其生物相容性、响应性自组装特性和化学可修饰性，在超分子自组装领域引起了广泛关注。以多肽为基础的自组装纳米材料在组织工程、药物传输、生物传感、智能生物材料以及光电功能材料等领域具有广阔的应用前景。本研究工作有目的地选取了具有强氢键作用和可控组装特性的β-折叠寡肽分子作为基本构筑基元；通过合理的分子设计，将联吡啶和苝二酰亚胺(PDI)等功能基团通过柔性连接单元与寡肽骨架共价偶联；在实现短肽功能化修饰的基础上，开展了分子自组装研究。主要研究成果如下：
1.合成了TTR108-111四肽分子2a，观察到了超声对其多级自组装形貌的剪切作用。随着超声时间的延长：分子2a实现了从微米片到纳米片、纳米纤维、纳米棒的超声响应多级自组装。光谱数据表明：在各种聚集体中，分子2a主要采取β-折叠片结构形式，而无规卷曲结构的比例则与超声时间密切相关。这是典型的超声结晶过程，即聚集体的重新溶解与溶解的多肽分子重新组装相结合的过程。
2.上述结果表明β-折叠片结构对超声具有高稳定性。因此，进一步合成了一系列三肽-联吡啶偶联寡聚体，结合短肽β-折叠片结构的高度有序性和高稳定性，利用亲水联吡啶单元的构型可变特性，实现了基于β-折叠片层次上的可逆自组装。实验结果表明：在四氢呋喃/水溶液中，分子3a自组装形成稳定的囊泡结构。在超声作用下，囊泡塌陷形成一维纳米纤维，同时溶液固化形成凝胶；将凝胶在60℃下加热，纳米纤维融合形成囊泡，凝胶随之变成透明溶液。在形貌可逆转化过程中，分子3a两端三肽单元始终保持β-折叠片结构，但分子中间的亲水性联吡啶及其连接单元则可以自由旋转。在这两者的协同作用下，分子3a表现出超声和加热双响应的自组装特性。
3.在上述研究基础上，将三肽单元通过柔性链共价偶联到苝二酰亚胺的1，7-位上，合成得到了分子4a。结合苝二酰亚胺单元的强π-π相互作用和β-折叠短肽的强氢键相互作用，制备得到了以苝二酰亚胺一维螺旋结构为核、以双螺旋β-折叠片结构为壳的PDI@β-sheet纳米螺旋。研究发现：(1)PDI@β-sheet纳米螺旋结构实现了从三肽β-折叠片到苝二酰亚胺一维纳米结构的手性传递。同时苝二酰亚胺一维纳米结构还具有手性增强效应：即扣除了浓度效应的“摩尔手性”随浓度的增加而线性增大；(2)溶剂极性对苝二酰亚胺的π-π堆积具有调控作用：四氢呋喃/水混合溶剂中，随着水比例的增加，苝二酰亚胺π-π相互作用增强，吸收峰蓝移，荧光逐渐被淬灭。这些数据说明，PDI@β-sheet纳米螺旋的构型也随之发生改变。