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DNA作为一种天然的功能性生物大分子,近年来已经超越了其基因载体的角色,广泛应用于纳米技术、材料科学、生物医药等领域。DNA分子由于其独特的分子识别能力、精确的结构可设计性、优良的生物相容性,成为最重要的组装体构筑基元之一。在静电作用力驱动下,DNA结构中的磷酸基团能够与阳离子表面活性剂的极性头基发生自组装,通过自组装构筑多功能DNA组装体。本论文研究了 DNA参与阴/阳离子表面活性剂在水相和无溶剂环境下的自组装行为。详细探究了 DNA参与表面活性剂体系的聚集行为,组装体的基本物理化学性质和性能,以及刺激响应性表面活性剂对DNA组装体结构和性质的调控。论文的研究内容如下:第一章:绪论。阐述了自组装的概念、DNA分子结构及多种相互作用力驱动下的DNA自组装模式、表面活性剂基本结构和性质,详细介绍了阴/阳离子表面活性剂囊泡的结构、性质和形成规律。从自组装驱动力、DNA结构、表面活性剂分子结构、环境因素等角度系统阐述了 DNA与表面活性剂离子自组装过程和机理,并总结了 DNA/表面活性剂组装体的功能应用。最后概括了本论文选题的目的、研究内容及意义。第二章:研究了 DNA链长调控的阴/阳离子氧化还原响应性囊泡的结构转变。合成了具有氧化还原响应性的(11-二茂铁基)-三甲基氢氧化铵(FTMOH)阳离子表面活性剂,与阴离子表面活性剂月桂酸(LA)自组装构筑无盐阴阳离子囊泡(FTMOH+LA→FTML+H2O)。在FTMOH过量的条件下,正电荷的FTML囊泡与DNA通过静电作用自组装,可通过改变DNA链长对其组装体结构进行有效调节。低温透射电子显微镜结果显示,具有50个碱基的短链DNA(50bp)分子可以作为阴离子胶促进FTML囊泡融合,形成管状囊泡结构。中长链的DNA(250 bp)可通过静电作用吸附在FTML囊泡表面,形成壁厚略有增加的DNA囊泡。长链DNA(2000 bp)紧密粘附在FTML囊泡表面,构建超厚壁DNA囊泡,其平均壁厚可达14.0nm。二茂铁基赋予FTML囊泡的刚性骨架及长链DNA具有的较大电荷和更灵活的结构是构建超壁厚DNA囊泡的重要因素。此外,超壁厚DNA囊泡可以通过氧化还原刺激实现结构重排,形成更大的管状双分子层囊泡。超壁厚DNA囊泡可应用于纳米载体及基于软模板法制备的胶囊,这种简便的刺激响应性非共价自组装进一步拓宽了以DNA为构筑基元构建DNA/表面活性剂纳米材料的思路。第三章:基于表面活性剂囊泡与单链DNA(ssDNA)的静电自组装,实现长程有序DNA热致液晶的制备及性能研究。研究发现,单链阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTABr)与ssDNA不能形成DNA热致液晶。DTABr与阴离子表面活性剂月桂酸钠(NaL)构筑带正电荷的阴阳离子双分子层囊泡(DTABr+NaL→DTAL+NaBr)后,DTAL囊泡通过静电作用与ssDNA的磷酸基团结合,其结合产物冻干脱水后,便可实现由双分子层囊泡向长程有序DNA/表面活性剂层状结构的相转变。该热致液晶的基本物理化学性质(相转变温度、流变学性质、层间距等)可通过ssDNA浓度变化实现调控。这种基于ssDNA与囊泡组装构筑DNA热致液晶的方法可扩大表面活性剂的选择范围,进一步拓展生物大分子无溶剂液晶的研究思路。第四章:利用不同结构的阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂NaL构筑的带正电荷的双分子层囊泡,与ssDNA制备DNA无溶剂液晶,探究了表面活性剂结构(疏水尾链、极性头基等)对DNA无溶剂液晶的影响。研究发现,十二烷基吡啶溴化铵(DPBr)、二茂铁基表面活性剂(FTMBr)分别与NaL构筑的DPBL、FTML囊泡均能够与ssDNA制备得到DNA/表面活性剂热致液晶。表明阴阳离子表面活性剂囊泡与DNA静电自组装构筑DNA热致液晶的方法不受表面活性剂结构的影响,具有一定普适性。DNA/表面活性剂热致液晶的基本物理化学性质可通过DNA浓度、表面活性剂结构实现调控。表面活性剂囊泡中刺激响应性基团的引入可实现功能性DNA热致液晶的构筑,进一步扩展DNA热致液晶的应用探索。