酰基氨基酸表面活性剂体系:有序结构表面化学组成与离子特异性效应

基本信息
批准号:21902004
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘畅瑶
学科分类:
依托单位:北京工商大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
化学捕集法离子效应自组装结构生物表面活性剂界面
结项摘要

Ion specific effects, also known as Hofmeister effects, occur in many biological phenomena including protein folding and enzyme activities. Before any global systemization in biology is possible, the problem of specific ion effects in chemistry has to be understood and brought to order. Because of the complexity of protein system, this project proposes to use acyl amino acid surfactants as model systems, and study the specific ion effects on the morphologies of surfactant aggregates, which may provide molecular rationalization of ion specific effect in protein systems. Interfacial compositions of aggregates, to some extent, control aggregates’ morphologies. However, compared to liquid/liquid, air/liquid, and solid/liquid interfaces, interfacial regions of aggregates are like “black boxes”, and can seldom be studied by experimental method. We plan to use the chemical trapping method, which provides unique quantitative estimates of interfacial concentrations, to characterize the ion specific effects in salt induced aggregation transitions in acyl amino acid surfactant aqueous solutions. The changes of interfacial molarities of water, terminal carboxylate groups and amide carbonyl in the headgroups, and co-ions will be estimated during these transitions. The relationships between aggregate morphology, counterion type, and interfacial molarities of water, molecules (terminal carboxylate groups, and added anions) will be identified. Ultimately, statistical models based on interfacial molarity data, regarded as “fingerprints” of these aggregates, will be built for the prediction of ion specific effect on surfactant aggregate by using machine learning algorithms.

包括蛋白质折叠和生物酶活性在内的众多生命现象都受到离子特异性效应的影响,在化学领域实现对该效应的预测是揭开生命体系中相关现象的前提。鉴于蛋白质体系的复杂性,本项目拟以酰基氨基酸表面活性剂为分子模型,研究特异性离子对其有序结构形态的影响,为在分子水平解析蛋白质体系中的离子特异性效应提供理论依据。有序结构表面(有序结构与单体水溶液间的一层区域)的化学组成在一定程度上决定了有序结构的形态。然而,相较于宏观上的液/液、气/液界面,有序结构表面如同一个“黑箱”,一般实验手段无法聚焦于此。本项目拟利用化学捕集法研究特异性离子对酰基氨基酸表面活性剂有序结构表面水、氨基酸头基中的末端羧基和酰胺键以及共离子浓度的影响,理清有序结构转变中的表观离子特异性效应与微观上其有序结构表面化学组成的相关规律,并利用机器学习算法建模,分析这些存在于有序结构表面的“指纹”数据,形成能够预测有序结构中离子特异性效应的方法。

项目摘要

包括蛋白质折叠和生物酶活性在内的众多生命现象都受到离子特异性效应的影响,在化学领域实现对该效应的预测是揭开生命体系中相关现象的前提。鉴于蛋白质体系的复杂性,本项目以酰基氨基酸表面活性剂为分子模型,深入研究了特异性离子对其自组装、表面活性、泡沫和界面流变等性质的影响。更为重要的是,为在分子水平上阐释该体系有序结构转变过程,利用化学捕集法和分子动力学模拟的手段着重研究了体系有序结构表面化学组成变化中的离子特异性效应。研究明确了特异性盐离子引发的酰基氨基酸表面活性剂有序结构转变过程中伴随着有序结构表面水和酰胺键浓度的急剧变化;归纳出有序结构转变过程中的离子特异性效应与其表面化学组成的变化趋势的一般性规律。另外,研究发现有机铵盐的加入可破坏酰基氨基酸型表面活性剂分子间的氢键作用,并引发具有羧酸和磺酸型头基的酰基氨基酸型表面活性剂体系中的囊泡-胶束转变。本项目将有序结构的表观离子特异性效应与微观上其表面各化学组成的离子特异性效应联系起来,可为实现对酰基氨基酸型表面活性剂有序结构形态的精确调控和在分子水平解析蛋白质体系中的离子特异性效应提供理论依据,同时也为化学捕集法的进一步开发和广泛应用提供了理论支持。本项目的研究成果发表学术论文11篇,申请发明专利3件。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
4

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
5

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021

刘畅瑶的其他基金

相似国自然基金

1

油脂基酰基氨基酸表面活性剂设计与绿色合成

批准号:21176004
批准年份:2011
负责人:徐宝财
学科分类:B0813
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

化学结构上可分辨的表面活性剂体系的介观模拟方法

批准号:20674090
批准年份:2006
负责人:杨小震
学科分类:B0309
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
3

大气气溶胶细粒子表面化学组成与结构特征

批准号:41175111
批准年份:2011
负责人:李红
学科分类:D0506
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
4

化学组装技术与电化学辅助的表面有序纳米结构的可控制备

批准号:20973020
批准年份:2009
负责人:刁鹏
学科分类:B0205
资助金额:35.00
项目类别:面上项目