亚欧乱色国产精品免费九库,亚洲精品国产一区二区三,成人免费无码大片A,亚洲国产成人极品综合

1. 什么是多肽自組裝？

自組裝多肽是指能夠在一定條件下，通過π-π堆積，靜電相互作用等分子間作用力，形成組裝體的多肽類材料。此類材料具有良好的生物相容性和可控性，能夠形成顆粒，纖維和凝膠等納米結(jié)構(gòu)，發(fā)揮特定的形貌學(xué)功能，廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。自組裝多肽組裝之后形成的形態(tài)通常有球形膠束、囊泡、線狀、帶狀、層狀、柱狀、管狀、球狀和網(wǎng)狀等結(jié)構(gòu)。單體肽分子可自組裝成微納米結(jié)構(gòu)，如納米纖維、納米管、納米囊、納米粒等。自組裝多肽發(fā)現(xiàn)于一次偶然的情況，1993年，Zhang等偶然從酵母蛋白(Yeast protein) 中分離出一個(gè)奇怪的重復(fù)片段AEAEAKAAEAEAKAK (EAK16)，這種肽可以通過離子互補(bǔ)作用自組裝成納米纖維進(jìn)而形成水凝膠結(jié)構(gòu)[1]。EAK16因其良好的生物相容性可用于臨床治療、修復(fù)神經(jīng)、藥物緩釋等。自此以后，多肽納米自組裝技術(shù)進(jìn)入大眾視野，各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家開始著手研究自組裝多肽的功能。

2. 自組裝多肽的應(yīng)用：

自組裝多肽是一種特殊的蛋白質(zhì)分子，具有自發(fā)地通過非共價(jià)相互作用形成有序結(jié)構(gòu)的能力。這些結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于許多領(lǐng)域，以下是一些自組裝多肽的應(yīng)用：
1. 藥物輸送系統(tǒng)：自組裝多肽可以用作藥物輸送系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它們可以通過調(diào)整多肽的氨基酸序列來實(shí)現(xiàn)藥物的載荷和釋放，從而提高藥物的穩(wěn)定性和選擇性，減少毒副作用。
2. 組織工程：自組裝多肽可以用于組織工程，促進(jìn)細(xì)胞的黏附、增殖和分化。它們可以形成仿生的支架結(jié)構(gòu)，有助于修復(fù)組織和器官。
3. 納米技術(shù)：自組裝多肽可用于納米技術(shù)應(yīng)用。通過調(diào)整多肽的結(jié)構(gòu)和功能，可以制備納米顆粒、納米線或納米薄膜，用于傳感器、納米電子學(xué)和納米藥物輸送等領(lǐng)域。
4. 仿生材料：自組裝多肽可以用于制備仿生材料，如仿生膜、仿生纖維和仿生水凝膠，這些材料具有生物相容性和生物可降解性。
5. 生物傳感器：自組裝多肽可以用于制備生物傳感器，用于檢測(cè)生物分子、環(huán)境污染物或疾病標(biāo)志物等。
6. 納米催化劑：自組裝多肽可以用作納米催化劑的支架，有助于提高催化劑的穩(wěn)定性和活性。
7. 光子學(xué)：自組裝多肽在光子學(xué)領(lǐng)域有應(yīng)用潛力，可以用于制備光子晶體、光子波導(dǎo)和光學(xué)傳感器等。
8. 人工骨架：自組裝多肽可以用于制備人工骨架，用于支持細(xì)胞生長(zhǎng)和骨組織的再生。

3. 多肽自組裝的形成

自組裝多肽的形成是由多肽分子之間的非共價(jià)相互作用驅(qū)動(dòng)的過程。這些非共價(jià)相互作用包括氫鍵、范德華力、疏水相互作用和靜電相互作用等。當(dāng)多肽分子在適當(dāng)?shù)臈l件下（例如特定的溶液pH、溫度等）相遇時(shí)，它們會(huì)自發(fā)地形成有序結(jié)構(gòu)，如螺旋狀、β折疊狀或膠束等，從而形成自組裝多肽。
以下是自組裝多肽形成的主要過程：
1. 親疏水相互作用：多肽分子通常包含極性和非極性氨基酸殘基。在水性溶液中，極性殘基會(huì)朝向水分子，形成氫鍵和離子相互作用，而非極性殘基則會(huì)聚集在一起，形成疏水內(nèi)核。這種親疏水相互作用促進(jìn)了多肽的自組裝。
2. 氫鍵：氫鍵是一種強(qiáng)大的非共價(jià)相互作用，常見于多肽分子之間的氨基酸殘基。氫鍵形成是通過氫原子與帶有電負(fù)性的氮、氧或氟原子之間的相互作用。這種氫鍵的形成有助于穩(wěn)定多肽的二級(jí)結(jié)構(gòu)，如螺旋和β折疊。
3. 范德華力：范德華力是一種弱的吸引力，由于分子間的臨時(shí)電荷不均而產(chǎn)生。雖然每個(gè)范德華力相對(duì)較弱，但當(dāng)許多分子之間同時(shí)作用時(shí)，它們可以在自組裝過程中起到重要作用。
4. 靜電相互作用：如果多肽分子帶有帶電殘基（正電荷或負(fù)電荷），它們之間的靜電相互作用也可能促進(jìn)自組裝。
5. 疏水聚集：在水性溶液中，非極性殘基傾向于聚集在一起，形成疏水內(nèi)核。這種疏水聚集可以驅(qū)動(dòng)多肽的自組裝過程。
6. π-π堆積：在含有芳香族殘基的多肽中，π-π堆積也可能參與多肽的自組裝。這是芳香族環(huán)之間的π電子云相互作用，有助于穩(wěn)定多肽的空間結(jié)構(gòu)。
總的來說，自組裝多肽的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，受到多種非共價(jià)相互作用的共同影響。通過調(diào)整多肽的氨基酸序列和環(huán)境條件，可以控制和定向自組裝過程，從而獲得特定結(jié)構(gòu)和功能的自組裝多肽材料。這種自組裝過程在生物學(xué)、材料科學(xué)和納米技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。

4. 自組裝多肽的類型

1. 淀粉樣多肽（Amyloid-like Peptides）：淀粉樣多肽是一類能夠形成β折疊結(jié)構(gòu)的自組裝多肽。它們通常具有高度有序的二級(jí)結(jié)構(gòu)，形成纖維狀或膠束狀的聚集體。淀粉樣多肽在生物學(xué)中與一些神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默癥相關(guān)。
2. β-寡肽（β-Oligopeptides）：β-寡肽是一類由β氨基酸殘基組成的短多肽鏈。它們能夠通過水合作用形成自組裝結(jié)構(gòu)，通常形成纖維狀或膠束狀的聚集體。
3. 螺旋多肽（Helical Peptides）：螺旋多肽是一類能夠形成螺旋結(jié)構(gòu)的自組裝多肽。螺旋多肽通常通過氫鍵相互作用穩(wěn)定二級(jí)結(jié)構(gòu)，形成纖維狀或膜狀的自組裝體。
4. 膠束形成多肽（Micelle-forming Peptides）：這類多肽能夠在水性環(huán)境中形成膠束結(jié)構(gòu)，其中疏水殘基聚集在內(nèi)核，而親水殘基則朝向水相。
5. 水凝膠形成多肽（Hydrogel-forming Peptides）：水凝膠形成多肽可以在水性環(huán)境中自組裝形成凝膠狀結(jié)構(gòu)。這類多肽通常具有優(yōu)異的生物相容性和生物可降解性，用于組織工程和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
6. 共價(jià)交聯(lián)自組裝多肽（Covalently Crosslinked Peptides）：這類多肽通過共價(jià)鍵交聯(lián)形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。在自組裝過程中，多肽分子之間的功能基團(tuán)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成共價(jià)鍵，從而構(gòu)建長(zhǎng)范圍的自組裝結(jié)構(gòu)。
7. 人工蛋白質(zhì)（Artificial Proteins）：科學(xué)家們可以通過合成特定的氨基酸序列來設(shè)計(jì)人工蛋白質(zhì)，這些人工蛋白質(zhì)具有特定的自組裝性質(zhì)，可用于納米技術(shù)、藥物輸送和生物材料等領(lǐng)域。
8. 離子互補(bǔ)性多肽：離子互補(bǔ)性多肽的特征是帶負(fù)電的氨基酸殘基和帶正電的氨基酸殘基交替排列，通過靜電相互作用、氫鍵、范德華力來啟動(dòng)分子自組裝。其親水區(qū)和疏水區(qū)交替排列，分成兩個(gè)有序的區(qū)域，疏水氨基酸殘基折疊屏蔽水分子，親水區(qū)具有規(guī)則有序的正負(fù)電荷相互吸引。分子間氫鍵的形成加速了肽的自組裝，離子鍵的相互嵌合使自組裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加。該類肽形成模式：Ⅰ型(?+)；Ⅱ型(??++)；Ⅳ型(????++++)。通過重復(fù)和結(jié)合電荷分布可合理設(shè)計(jì)離子互補(bǔ)性肽。目前，RADA16-I作為經(jīng)典的離子互補(bǔ)性多肽，其在水溶液中自發(fā)地形成纖維水凝膠的能力已經(jīng)用于生物醫(yī)學(xué)和臨床領(lǐng)域，但同時(shí)，RADA16-I也暴露出大多數(shù)此類肽的通病，即在低pH時(shí)造成不穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步鞏固離子互補(bǔ)肽在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，科學(xué)家們已經(jīng)致力于“改裝”此類肽。Zhang等開發(fā)了一種新的設(shè)計(jì)模式，以Ac-RVQVRVQVRVQVCOOH(Z1) 為例，Z1的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念不同：在帶正電的氨基酸和負(fù)電的氨基酸中間穿插極性未帶電的氨基酸保持電荷分離并在N端酰化，與傳統(tǒng)離子互補(bǔ)性多肽相比，Z1在形成纖維的能力以及水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度上都優(yōu)于前者，并在全pH (0-14) 中不影響Z1通過鹽觸發(fā)形成β-折疊結(jié)構(gòu)的自組裝。此外，為了更好地完善離子互補(bǔ)性多肽的優(yōu)點(diǎn)，近期已有研究表明，在生理pH條件下，帶有相反電荷的兩種離子互補(bǔ)性多肽驅(qū)動(dòng)生成的水凝膠表現(xiàn)出對(duì)成纖維細(xì)胞更好的生物相容性，再一次證明了水凝膠在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的潛力。離子互補(bǔ)性多肽是自組裝肽的研究起點(diǎn)，揭開了廣大科研工作者研究自組裝肽的序幕。
9. 表面活性劑類多肽：為了進(jìn)一步完善離子互補(bǔ)性多肽的特點(diǎn)，人們開始致力于改變疏水作用力來進(jìn)一步研究親水氨基酸和疏水氨基酸的比例關(guān)系，表面活性劑類多肽(Surfactant-like peptides，SLP) 就此產(chǎn)生。SLP有一個(gè)顯著的特征：模擬多肽聚合與表面活性劑分子的性質(zhì)，該肽分為疏水區(qū)和親水區(qū)。親水頭部一般由1-2個(gè)帶電的氨基酸殘基(His、Asp、Glu) 組成。疏水尾部一般由3-9個(gè)非極性氨基酸(Ala、Phe、Ile、Val) 組成。一般來說疏水尾部不會(huì)超過9個(gè)氨基酸，因?yàn)檫^多的疏水氨基酸會(huì)影響此類肽在介質(zhì)中的溶解度。SLP可組裝成納米管、納米囊、納米纖維結(jié)構(gòu)。Wang等揭示了傳統(tǒng)SLP (A3K、A6K、A9K) 在水溶液中的自組裝形態(tài)與趨勢(shì)，A3K會(huì)自組裝成膜結(jié)構(gòu)，A6K組裝成納米纖維結(jié)構(gòu)，A9K會(huì)組裝成直徑更小的納米棒狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)賴氨酸的存在賦予了這3種肽抗菌效力。由此可見，增加疏水鏈長(zhǎng)度會(huì)影響肽動(dòng)態(tài)自組裝的趨勢(shì)或自聚行為，此外，以上研究都是使用親水氨基酸作為頭部搭配不超過9個(gè)氨基酸的疏水尾，這就證明了疏水鏈長(zhǎng)度要適當(dāng)，太長(zhǎng)會(huì)降低肽在水溶液中的溶解度，太短又會(huì)導(dǎo)致自聚集的可能性變小，所以合理設(shè)計(jì)頭部基團(tuán)與疏水尾的長(zhǎng)度可以獲得合適的表面活性劑類多肽。當(dāng)然，SLP并不拘泥于形成特定的結(jié)構(gòu)模式，Mello LR及同事討論了不同兩親性設(shè)計(jì)所引起的肽納米形貌的改變，其設(shè)計(jì)的雙嵌段八聚體肽FFFFRRRR-NH2與對(duì)照肽RRFFFFRR-NH2分別形成球狀膠束以及納米帶結(jié)構(gòu)。FFFFRRRR-NH2形成膠束的原因可能是靜電斥力導(dǎo)致的β-折疊結(jié)構(gòu)含量的降低，這種情況下氫鍵的支持力減弱，維持組裝體的疏水作用力可能是主要作用力，當(dāng)疏水作用力的作用超過氫鍵時(shí)，為了適應(yīng)球形界面的曲率要求，肽粒子結(jié)合朝向球狀轉(zhuǎn)變。而對(duì)于RRFFFFRR-NH2形成納米帶的原因可能是當(dāng)Arg兩側(cè)分布時(shí)，氨基端羧基端都會(huì)形成有序的水平面，在Phe提供的疏水力驅(qū)動(dòng)肽鏈側(cè)向結(jié)合，從而延展為納米帶形貌。另外Zhao等所設(shè)計(jì)的SLP (I2K2I2、I4K2、KI4K) 通過改變序列排列設(shè)計(jì)不同納米結(jié)構(gòu)體，其中I4K2、KI4K分別形成納米纖維與納米管，而I2K2I2卻因缺乏β-折疊沒有形成納米結(jié)構(gòu)，這證明了β-折疊結(jié)構(gòu)的側(cè)向堆積與氨基酸側(cè)鏈之間的相互作用有利于納米結(jié)構(gòu)的形成。 通過添加陽離子殘基可賦予SLP類似表面活性劑抗菌的能力。高抑菌性、低毒性、低成本似乎已成為此類肽的標(biāo)簽。對(duì)于未來抗菌肽和細(xì)胞穿透肽的發(fā)展，添入SLP的設(shè)計(jì)因素或許具有明朗的應(yīng)用前景。
由于SLP表面極性親水面與非極性疏水面在多肽螺旋輪中均勻分布，因此兩親性成為這類肽組裝過程的重要參數(shù)，它不僅可以調(diào)節(jié)疏水引力將多肽聯(lián)結(jié)在一起，還可以通過兩親性設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)SLP所涉及的不同細(xì)胞反應(yīng)。SLP雖沒有離子互補(bǔ)性多肽作為緩釋功能的應(yīng)用強(qiáng)，但SLP對(duì)于各領(lǐng)域的應(yīng)用潛力較高，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本較低、生物相容性不亞于離子互補(bǔ)性多肽的特點(diǎn)，會(huì)使其在不久的將來廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
10. 化學(xué)基團(tuán)修飾類多肽：近年來，科學(xué)家們已經(jīng)不滿足于通過對(duì)天然氨基酸的改變來設(shè)計(jì)自組裝多肽，而是使用高度疏水的烷基鏈、脂質(zhì)基團(tuán)以及糖類等修飾多肽?；瘜W(xué)基團(tuán)修飾多肽已被證明是可行的?；瘜W(xué)基團(tuán)修飾多肽表現(xiàn)出二級(jí)結(jié)構(gòu)增多從而使納米體更加穩(wěn)定。化學(xué)基團(tuán)可以通過在肽鏈本身設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能區(qū)域發(fā)揮特定的作用。目前，關(guān)于疏水烷基鏈兩親性多肽自組裝的工作被廣泛報(bào)道。疏水作用力作為驅(qū)動(dòng)分子自組裝的核心力，通過在氨基端設(shè)計(jì)連接烷基碳鏈，可以使此類肽的功能和性質(zhì)發(fā)生改變。Otsuka等討論了C16-W3K的疏水性烷基尾部長(zhǎng)度和其他外部因素對(duì)C16-W3K溶液凝膠行為的影響，C16-W3K可形成α-螺旋結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，較長(zhǎng)的烷基化尾促進(jìn)了C16-W3K多肽溶液的自組裝，該脂肽(Lipopeptide) 分子可以逐漸從球狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成蠕蟲狀最終變?yōu)槟z狀。遺憾的是，此文獻(xiàn)未闡明納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的機(jī)制，但脂質(zhì)尾的偶聯(lián)被證明確實(shí)增加了自組裝趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，Hasan等的工作也表明尾長(zhǎng)是影響自組裝的主要因素，脂肽的抗菌活性也明顯依賴于尾長(zhǎng)，并且多肽形成膠束結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)的抗菌效果。許多烷基化的兩親性多肽自組裝成直徑約為幾納米、長(zhǎng)度約為幾微米的圓柱形納米纖維，還有少數(shù)可形成巨大納米帶。筆者在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，并不是連接脂質(zhì)尾就可以促進(jìn)多肽分子自組裝，在中性條件的水溶液中，脂質(zhì)尾長(zhǎng)度C8及以下以及C18以上并不會(huì)促進(jìn)多肽自組裝進(jìn)程，反而在水溶液中多肽顯示出無序結(jié)構(gòu)，由此可見，適當(dāng)?shù)闹|(zhì)尾對(duì)于多肽組裝成穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)是具有積極作用的，可根據(jù)改變不同脂肪鏈的長(zhǎng)度和正電荷數(shù)從而影響脂肽分子生物學(xué)活性。疏水作用力過強(qiáng)或過弱可能會(huì)影響氫鍵的生成和穩(wěn)定，從而導(dǎo)致納米結(jié)構(gòu)的崩裂。
眾所周知，設(shè)計(jì)脂肽分子并不僅僅局限于連接碳鏈，棕櫚酰基(Palmitoyl)、肉豆蔻酸(Myristic acid) 等脂質(zhì)基團(tuán)也是很好的選擇。有研究表明，人α-防御素5 (HD5) 通過在C端肉豆蔻酰化形成的納米宿主防御肽(Host defense peptide) 表現(xiàn)出比HD5單體更強(qiáng)的體外殺菌效果以及自組裝行為，這種納米自組裝體在小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中成功治療由大腸桿菌Escherichia coli ATCC25922引起的膿毒癥(Sepsis)，并表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)偷募?xì)胞毒性和溶血活性，這為維持腸道動(dòng)態(tài)平衡以及減少炎癥反應(yīng)提供了理論基礎(chǔ)。到目前為止，人們致力于合成具有可控結(jié)構(gòu)的糖肽聚合物用于開發(fā)新型生物材料。Qi等設(shè)計(jì)了一種殼聚糖-肽偶聯(lián)物，它是由殼聚糖(Chitosan) 主鏈與一條抗菌肽(Antimicrobial peptides，AMPs) 和另外一條酶裂解肽組成(CPC-1)，CPC-1起初會(huì)在聚乙二醇(Polyethylene glycol，PEG) 的誘導(dǎo)下形成納米顆粒，然后在多種細(xì)菌分泌的明膠酶的切割下，CPC-1會(huì)自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維結(jié)構(gòu)，當(dāng)被明膠酶切割時(shí)，CPC-1被裂解致使由殼聚糖與PEG穩(wěn)定的納米顆粒完成解體，AMPs被暴露出來，完成殺菌過程。被化學(xué)修飾的多肽已表現(xiàn)出更加優(yōu)異的應(yīng)用于疾病診斷、臨床醫(yī)學(xué)的潛力。天然肽的缺點(diǎn)日益凸顯，如何優(yōu)化天然肽形成納米肽，并發(fā)揮出納米肽的優(yōu)勢(shì)已成為科研人員的當(dāng)務(wù)之急。文中闡述的3種納米多肽類型為納米肽的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

5. 影響多肽自組裝的因素

1. pH值
多肽的自組裝的重要核心驅(qū)動(dòng)力是分子之間形成氫鍵。但氫鍵的形成易受pH的影響，改變?nèi)芤旱膒H會(huì)使肽鏈的C端和N端或一些化學(xué)基團(tuán)出現(xiàn)正電化或負(fù)電化。這就意味著肽鏈形成帶正負(fù)電荷的多肽，從而表現(xiàn)出不同的自組裝趨勢(shì)、納米結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)。Chen等設(shè)計(jì)了帶有不同長(zhǎng)度的組氨酸AMPs：WH5(QL)6K2、WH7(QL)6K2和WH9(QL)6K2。3種AMPs都可在中性pH下形成基于β-折疊誘導(dǎo)的納米纖維結(jié)構(gòu)，當(dāng)pH低于組氨酸的pKa時(shí)，靜電斥力導(dǎo)致納米結(jié)構(gòu)的解體，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)pH較低時(shí)，組氨酸發(fā)生質(zhì)子化，賴氨酸與組氨酸形成靜電斥力，納米結(jié)構(gòu)解體轉(zhuǎn)為單體AMPs分子，引起細(xì)菌膜的裂解。此項(xiàng)研究為以細(xì)菌代謝產(chǎn)生的乳酸引起的局部感染輸送pH響應(yīng)性藥物提供了理論基礎(chǔ)。
最近的研究表明，兩條膠原模擬肽(CMPS) NapFFGKO和NapFFGDO會(huì)通過pH切換實(shí)現(xiàn)溶膠到凝膠的轉(zhuǎn)變，當(dāng)pH為生理?xiàng)l件下時(shí)，兩條肽都不會(huì)形成凝膠，當(dāng)pH為9.0時(shí)，陰離子與NapFFGKO的胺基通過分子間締合誘導(dǎo)凝膠的形成，當(dāng)pH為5.0時(shí)，去質(zhì)子化的NapFFGDO又會(huì)與正離子結(jié)合形成凝膠，有趣的是，當(dāng)兩條肽聚合一起又可以在生理pH下共組裝成水凝膠，由此可見，靜電相互作用對(duì)于多肽的聚合產(chǎn)生了顯著的影響。
pH值對(duì)于富含帶電的氨基酸肽序列(如Glu、Asp、Lys、His和Arg) 至關(guān)重要，并對(duì)氫鍵的形成與多肽首尾基團(tuán)的呈電化具有顯著影響。因此通過控制pH，可以合理地設(shè)計(jì)基于不同酸堿度的具有釋放藥物、緩釋等應(yīng)用的自組裝多肽。
2. 肽濃度
濃度是寡肽的自組裝聚合的重要參數(shù)，濃度研究可以確定寡肽開始聚集的臨界聚集濃度(Critical aggregation concentration，CAC)。寡肽在CAC下以單體分子形式存在，高于CAC時(shí)開始聚集。肽濃度高于臨界膠束濃度(Critical micelle concentration，CMC) 時(shí)，肽分子之間才發(fā)生締結(jié)作用。Fung等探究了EAK16-Ⅱ的自組裝隨濃度變化而變化的過程。原子力顯微鏡(Atomic force microscopy，AFM) 顯示當(dāng)濃度為0.05 mg/mL時(shí)，溶液中觀察到一條條孤立的細(xì)絲以及少量的球狀聚集體。在濃度為0.1、0.2、0.5 mg/mL的溶液中發(fā)現(xiàn)有細(xì)長(zhǎng)的纖維，當(dāng)濃度低于0.1 mg/mL時(shí)，觀察到的納米結(jié)構(gòu)(即纖維、細(xì)絲和球狀聚集體) 的數(shù)量減少，纖維寬度也隨濃度的變化而變化。Chang等設(shè)計(jì)了一種用肝素(Heparin) 結(jié)合成的自組裝肽兩親性分子(PA)，序列為AKKARKAKKARK，該肽通過自身的疏水性和β-折疊結(jié)構(gòu)可形成直徑為7-10 nm的圓柱形結(jié)構(gòu)，當(dāng)濃度達(dá)到CMC時(shí)，兩親性多肽表現(xiàn)出更強(qiáng)的殺滅革蘭氏陰性菌(Gram-negative bacteria) 的能力。最近的研究表明α-糜蛋白酶(α-chymotrypsin) 吸附在KLOEt表面可以控制寡肽的自組裝，當(dāng)寡肽到達(dá)CAC時(shí)可形成幾納米的纖維網(wǎng)絡(luò)，α-糜蛋白酶的表面密度介導(dǎo)了寡肽的自組裝動(dòng)力學(xué)，得出的結(jié)論是多肽的聚集濃度與酶濃度呈負(fù)相關(guān)。在該酶促自組裝系統(tǒng)中，低濃度和中濃度的多肽傾向于α-螺旋，而高濃度的多肽又轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊，但所有濃度的多肽都有形成纖維網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)，只是形成自組裝體的時(shí)間不同。
濃度的改變導(dǎo)致氫鍵等非共價(jià)鍵力的含量發(fā)生改變，這會(huì)引起肽分子之間電子云重排，進(jìn)而引起納米形貌的改變，此外，致密的纖維網(wǎng)絡(luò)表面可能與水等溶劑發(fā)生協(xié)同作用從而使納米結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，這為自組裝生物傳感器功能材料的發(fā)展提供新的視野。
3. 離子濃度
離子濃度向來是影響肽分子堆積和蛋白質(zhì)性質(zhì)結(jié)構(gòu)功能的重要因素，鹽離子的存在會(huì)使帶電荷的基團(tuán)產(chǎn)生屏蔽作用，從而使分子之間的靜電作用減弱。電荷屏蔽作用還會(huì)引起分子間疏水鍵作用力的增強(qiáng)，使肽分子更容易聚合引起自組裝。離子還會(huì)與個(gè)別氨基酸序列特異性識(shí)別并作用，在極性氨基酸中構(gòu)成鹽橋，從而通過分子間的物理交聯(lián)促進(jìn)自組裝結(jié)構(gòu)生成。
Hong等研究了NaCl對(duì)EAK16-I (AEAKAEAKAEAKAEAK) 的自組裝的影響。在鹽離子存在的條件下，平臺(tái)處的表面張力值大約為55 MJ/m2，在鹽離子不存在的條件下，平臺(tái)處的表面張力值大約為57 MJ/m2，由此可見在鹽離子存在的條件下，EAK16-Ⅰ的自組裝表面活性要高于無鹽離子存在時(shí)。在NaCl存在且肽濃度相同時(shí)，EAK16-Ⅰ形成不同于無NaCl形成的球狀結(jié)構(gòu)的纖維。鹽離子的存在可能有利于纖維納米結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。Ozbas等研究了MAX1有無鹽離子的構(gòu)象顯示，在肽濃度(< 2 wt%)、溫度都相同時(shí)，pH為7.4無鹽的情況下，肽分子呈現(xiàn)無序結(jié)構(gòu)。在溶液中添加少量的鹽后，離子與帶電荷氨基酸的靜電相互作用使MAX1迅速形成β-發(fā)夾結(jié)構(gòu)并隨后形成β-折疊。發(fā)夾分子通過疏水塌陷和氫鍵超分子組裝成三維水凝膠網(wǎng)絡(luò)。由于多種離子在體內(nèi)具有調(diào)控細(xì)胞新陳代謝、維持血管內(nèi)外離子平衡以及促進(jìn)骨質(zhì)發(fā)育等作用，基于離子濃度響應(yīng)的自組裝多肽在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛能。
4. 溫度
溫度的升高會(huì)破壞體系的氫鍵，使自組裝體系的穩(wěn)定性減弱，從而發(fā)生構(gòu)象上的改變。從頭設(shè)計(jì)的肽分子(KIGAKI)3-NH2與一個(gè)中心四肽Thr-DPro-Pro-Gly相連接，由于Pro的存在，該肽偶聯(lián)物分子在20-50 ℃水溶液中表現(xiàn)為無規(guī)卷曲的形式，而將體系溫度升高到60 ℃時(shí)，該偶聯(lián)物初步顯示為β-折疊，繼續(xù)升高溫度至70 ℃，β-折疊結(jié)構(gòu)顯著增加并形成納米纖維進(jìn)而形成剛性水凝膠，筆者認(rèn)為這是一種親水和疏水不平衡現(xiàn)象導(dǎo)致的，溫度的升高提高了疏水基團(tuán)的溶解度，影響了親疏水基團(tuán)的平衡，這種行為可根據(jù)溫度的變化發(fā)生可逆性轉(zhuǎn)變。
Tiné等的研究結(jié)果表明, 其設(shè)計(jì)的四離子肽RWDW的自組裝過程受溫度的影響很大，在15 ℃和25 ℃時(shí)，四肽形成緊密且相互纏繞的纖維，當(dāng)溫度上升至35 ℃，纖維結(jié)構(gòu)崩裂且線條相聚較遠(yuǎn)，此外25 ℃顯示的纖維層也逐漸弱化，在所研究的3種溫度下，分子聚集體的形態(tài)與解聚過程都有所差異。由此可見，升高溫度后，多肽自身的氫鍵發(fā)生斷裂，二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，疏水作用力和π水作堆積成為主要推動(dòng)分子自組裝的作用力，這會(huì)導(dǎo)致納米結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。當(dāng)溫度返還時(shí)，氫鍵重新生成，二級(jí)結(jié)構(gòu)恢復(fù)，自組裝多肽的納米形態(tài)隨之恢復(fù)。
5. 手性
自然界中的天然氨基酸都是l型的，而其對(duì)應(yīng)異構(gòu)體被設(shè)計(jì)出來顯現(xiàn)出更好的優(yōu)點(diǎn)和特性。手性氨基酸在控制多肽或蛋白質(zhì)的折疊與超分子組裝中起著關(guān)鍵作用。最近的研究已經(jīng)表明了肽的手性不同導(dǎo)致了分子在溶液中的自組裝趨向和分子結(jié)構(gòu)的差異。有研究表明，用d-異構(gòu)體取代l型氨基酸會(huì)導(dǎo)致形成組裝體的重要參數(shù)(兩親性) 的變化。Zhou等研究了d-GL13K和l-GL13K的自組裝特性和抗菌活性，實(shí)驗(yàn)表明在pH為9.8的溶液反應(yīng)2 d后，l-GL13K僅僅開始形成納米纖維，而d-GL13K已經(jīng)組裝成高濃度的扭曲納米帶，且抗菌活性d-GL13K也高于l-GL13K，從而進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了d-型自組裝AMPs的抗菌劑應(yīng)用，其抗酶解的特性也為抗菌劑的開發(fā)提供了良好的途徑。