水凝胶是通过物理或者化学交联形成的具有三维网络结构的体系,与人体组织具有极其相似的物理特性,可以作为一种重要的生物医用材料。基于肽分子的自组装设计出的多种材料广泛受用于多个领域,尤其是水凝胶材料由于较高的含水量和类似于细胞外基质的特性,使其更适用于生物医疗领域。氨基酸作为肽分子的基本单位提供了有助于自聚集过程的基本特征,通过对肽分子中的氨基酸进行适当的测序,可以很容易构筑具有不同性质的肽水凝胶。本课题针对肽分子的自组装和组装行为进行了详细的研究。设计了基于Fmoc-FF的短肽分子,分别利用非共价相互作用和共价相互作用诱导短肽分子发生组装行为,并针对所制备水凝胶的抗菌性能和力学性能进行了表征。具体的研究如下:(1)非共价作用及共价作用诱导短肽分子组装形成水凝胶:本研究基于Fmoc-FF基础序列设计并合成了两条短肽分子Fmoc-FFWDD-OH(简写为FFWDD)以及Fmoc-FFCKK-OH(简写为FFCKK)。其中,FFWDD带有负电,利用阳离子聚合物聚六亚甲基双胍盐酸盐(PHMB)通过静电相互作用诱导组装形成水凝胶。FFCKK不仅可以通过氢键作用自组装形成水凝胶,还可以加入交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)与FFCKK中的-SH发生硫醇-烯点击化学反应诱导组装形成水凝胶。通过圆二色光谱(CD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、硫黄素T(ThT)等实Mechanistic toxicology验探究了短肽分子的组装行为,对短肽分子形成水凝胶前后的构象变化进行了分析与讨论。通过透射电子显微镜(TEM)观察了短肽分子形成水凝胶前后微观结构变化。(2)低分子量肽水凝胶力学性能的研究:探究了低分子量短肽水凝胶内部的作用方式对水凝胶力学性能的影响。探究了非共价作用和共价作用以及两者协同作用对水凝胶力学性能的影响。FFWDD通过静电相互作用诱导组装形成水凝胶,流变学实验证明了水凝胶在一定的应变范围内具有较好的弹性并且能够承受一定的变形。FFCZD1839研究购买KK/MBA水凝胶内部存在氢键与硫醇-烯点击化学的协同作用,通过流变学实验和压缩实验表明水凝胶除了承受一定的变形外还能承受一定的应力。非共价相互作用和共价相互作用的协同作用使低分子量肽水凝胶的力学性能大大提高,为低分子量肽水凝胶的制备提供了一个具有价值的方向。(3)FFWDD/PHMB水凝胶抗菌活性的研究及抗菌剂的可控释放:本研究构建了具有优异抗菌性质的FFWDD/PHMB水凝胶。由于FFWDD带有-COOH,因此水凝胶对于p H敏感,能够在酸性环境下(伤口环境)精准释放抗菌剂PHMB,在弱碱性环境下(生理环境)控制PHMB的释放。通过对药物释Nirogacestat说明书放结果进行模拟,表明了释放过程符合Weibull模式和菲克扩散定律,属于扩散释放机制。此外,通过多种方法阐明了水凝胶可以通过破坏细菌细胞膜结构完全杀死细菌防止细菌再生。CCK-8实验验证了水凝胶优异的生物相容性,使其在细菌相关的创面治疗中具有潜在的应用价值。