【摘 要】
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生物通道在受到外界条件刺激时,对离子或者分子选择性的传输是生命体进行信息传递、物质交换重要的方式,生物通道的这种门控效应在维持生命体运作过程中发挥着重要的作用。但由于细胞膜的物理化学性质不稳定,生物通道并不能有效用于体外的相关研究。因此选择性质更加稳定和更易操作的材料构建仿生纳米通道,用于研究通道门控行为,对理解生命体内复杂的信息传递和物质交换过程具有非常重要的意义和价值。在已往的研究中构建功能化
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生物通道在受到外界条件刺激时,对离子或者分子选择性的传输是生命体进行信息传递、物质交换重要的方式,生物通道的这种门控效应在维持生命体运作过程中发挥着重要的作用。但由于细胞膜的物理化学性质不稳定,生物通道并不能有效用于体外的相关研究。因此选择性质更加稳定和更易操作的材料构建仿生纳米通道,用于研究通道门控行为,对理解生命体内复杂的信息传递和物质交换过程具有非常重要的意义和价值。在已往的研究中构建功能化门控纳米通道主要通过在纳米通道表面修饰功能化分子,此种方法虽然简单快速,但是门控效率低且控制状态单一。那么如何构建一个具有高门控效应的功能化纳米通道,成为当前纳米通道研究领域的一个挑战。柱芳烃作为新一代的明星超分子,其易于合成、可功能化、自组装、分子识别等性质成功的吸引了众多超分子领域的研究者。基于此,我们设计合成了一系列功能化的柱[5]/[6]芳烃作为主体分子,以及设计合成了 6类空间结构不同客体分子,将柱芳烃与客体分子在溶液相中进行组装,然后通过浸泡的方式将组装好的主客体复合物引入到纳米通道内,成功构建了具有特定功能的仿生纳米通道,为纳米材料、分子器件及生物传感等领域的研究提供了新思路。本文的主要研究内容如下所示:（1）将各种手性氨基酸,通过化学合成的方法,引入到柱[5]/[6]芳烃的上下两端,合成了全功能化的手性柱[5]/[6]芳烃。手性氨基酸的引入不仅增强了柱芳烃的水溶性,而且氨基酸作为手性识别位点,提高了柱芳烃的分子识别能力,为特定功能化仿生纳米通道的构建,提供了物质上的保障。（2）受生命体内离子门控通道的启发,我们利用柱芳烃与客体分子自组装优势,设计构建了具有高门控效率和可进行动态调控的仿生纳米通道。在实验过程中,将带负电荷的柱[5]芳烃（TP5）与客体分子（ILG3）进行3D发散组装形成复合物,通过浸泡的方式引入到纳米通道内。由于复合物进入到纳米通道内,引起通道内部传输离子有效空间减小,从而使纳米通道呈现“关”的状态,当温度升高到75℃,主客体分子间的作用力减小,引起主客复合物解离,从而使通道再次呈现“开”的状态。通过控制主客体组装的时间来调控主客复合物粒子的尺寸,以改变纳米通道传输离子的有效空间,从而实现对纳米通道的动态调控。（3）手性作为生命体的一个固有性质,与生命体内诸多生理过程密切相关。探索手性物质在纳米通道内的传输不仅对研究生命体内手性分子的传输过程具有重要的意义,还对手性分子的传输和分离具有重要的应用价值。基于上一章的内容,我们利用丙氨酸柱[6]芳烃（LAP6）和NIG3客体组装形成具有多手性的主客体复合物,将这种主客体复合物粒子填充到纳米通道内,继续探究了手性柱芳烃组装复合物对手性分子在纳米通道内传输的影响,成功的实现了对R-PPL（普萘洛尔）高选择性传输,手性分离效率α（R/S）达到5.80,并且进一步实现了消旋PPL的分离,其对映体过量值（e.e.%）达到了 33.81%。
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