淀粉样蛋白多肽自组装体在自然界中很常见,由于其与神经退行性疾病的关系而广为人知,如阿尔兹海默病、帕金森综合症、亨廷顿舞蹈症等。因此许多研究致力于阐释淀粉样蛋白沉积的途径及其引起神经毒性的机理。然而,近些年来人们对于淀粉样蛋白自组装体的研究开始转向材料科学和纳米技术领域,这是因为淀粉样蛋白自组装体具有良好的纳米结构,较高的比表面积,良好的稳定性和生物相容性,易于制备以及成本低等优点。本论文基于多肽Ac-KLVFFAL-NH₂（KL-7）自组装形成的淀粉样蛋白多肽纳米管,通过其不同的特性分别设计了三种功能型材料。首先基于KL-7纳米管表面的疏水微环境可以降低表面胺基pK_a的特点,研究了KL-7纳米管对酯的水解反应的影响,证明了其参与水解反应的机理并实现了对水解速率的可逆调控。另外,基于KL-7纳米管表面带有正电荷的特点,设计了一个荧光标记的多肽FAM-Heme-KD-8（FAM-Heme-KLVFFAED-NH₂）,通过其与Aβ（amyloidβ）的竞争吸附作用实现了对Aβ聚集态的选择性识别,并且可以用于对Aβ聚集抑制剂的筛选。最后,利用KL-7纳米管表面胺基的亲核性,将固态的KL-7纳米管粉末用于对亲电性气体二氧化碳的捕获,并且与其他吸附剂相比具有良好的重复利用性以及与水蒸气的相容性。本文主要分为四个部分:第一章绪论本章首先对淀粉样蛋白多肽自组装体进行了概述,包括自组装多肽研究的发展趋势及其在材料科学中的应用和基于KLVFF序列的多肽自组装体。随后分别对人造模拟酯酶、Aβ生物传感器和二氧化碳吸附材料进行简单介绍。最后对本文的工作进行了总结。第二章淀粉样蛋白纳米结构对酯的水解速率影响研究本章研究了基于七肽Ac-KLVFFAL-NH₂（KL-7）自组装的多肽纳米管对酯的水解速率的影响。与人造模拟水解酶常用的催化活性位点如组氨酸、丝氨酸或半胱氨酸不同,本工作首次证明了KL-7多肽纳米管利用暴露在多肽双分子层表面的赖氨酸作为水解中的亲核物质。随后,本工作提出了KL-7多肽纳米管与酯的反应机理,并且通过检测到酰化的多肽产物而证实了机理。另外,由于赖氨酸的胺基侧链可以进行丰富的化学反应,本工作通过对胺基可逆的保护和去保护实现了对水解速率的调控。第三章基于荧光标记小肽与Aβ竞争吸附于多肽纳米管的对Aβ聚集状态检测研究本章设计了一个荧光标记的短肽FAM-Heme-KD-8（FAM-Heme-KLVFFAED-NH₂）,将其加入到KL-7（Ac-KLVFFAL-NH₂）自组装形成的纳米管中之后,由于静电作用,FAM-Heme-KD-8会吸附在KL-7纳米管的表面上而发生荧光淬灭。但是在这个体系中加入Aβ后,可以通过氢键作用、疏水作用将吸附在纳米管表面的FAM-Heme-KD-8竞争下来从而实现荧光恢复。由于不同聚集状态的Aβ对荧光的恢复能力不同,所以可以对不同聚集状态的Aβ进行识别。另外,由于Heme对Aβ的特异性作用,与其他蛋白相比较此反应体系对Aβ显示出良好的选择性。此外,这个体系可以用来筛选潜在的Aβ聚集的抑制剂,我们通过ThT实验以及透射电镜验证了检测的准确性。第四章多肽纳米管化学吸附二氧化碳研究本章研究了由Ac-KLVFFAL-NH₂（KL-7）多肽自组装形成的表面含有胺基的多肽纳米管用于化学吸附二氧化碳气体。本章通过固态核磁证明二氧化碳与多肽纳米管表面的胺基生成了胺基甲酸酯,并且提出了多肽纳米管化学吸附的反应机理。另外,KL-7纳米管粉末具有良好的可再生性能,多次的吸附-脱附过程并不明显改变其二氧化碳吸附能力,并且相对温和的脱附温度（100oC）使多肽纳米管在实际运用中更加节能。由于在实际气体样品中水蒸气是其中的一个重要组成部分,而与二氧化碳相比较对水蒸气的优先吸附会显著降低物理吸附剂的二氧化碳吸附能力,但是实验表明水蒸气对KL-7纳米管的吸附能力几乎没有明显的影响。