随着科学技术的发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果以及更多方面的需求，开发出了各种新材料。水凝胶材料便是其中的一种。水凝胶是以水为分散介质的凝胶，由于它的孔结构和三维网状结构能够提供较好的渗透性和机械支撑，因此有着广泛的应用，尤其在组织工程材料、药物运输等方面具有很好的应用前景，也正因为如此，水凝胶材料的研究备受国内外科学家的关注。水凝胶可以通过高分子量的合成聚合物之间或者一些小分子之间的共价交联得到，但是，这样的交联方式需要通过化学合成来进行。由于大部分的化学试剂含有毒性，从而导致其形成的水凝胶没有生物活性，也不可降解；另一种方法是利用一些小分子自身可以自组装的特性，通过非共价的相互作用形成网状结构，在温和的生理条件下进一步成胶。由于第二种合成的方法条件温和，组成单元可选可控，因此形成的水凝胶具有良好的生物相容性、可逆性等优势，从而使这种方法越来越多的引起人们的关注。

分子自组装现象在自然界中十分的普遍，肽分子通过疏水作用、氢键、静电作用、π-π堆积等非共价力的作用可以自组装形成不同的纳米结构，如纳米纤维、纳米管、纳米囊泡等。分子自组装在生物进化及维持生物多样性方面起着重要作用，成为多学科的交叉点，其中肽自组装成为近二三十年来新兴的一个研究领域。与其它的自组装分子相比，肽分子有其自身的优势：(1)由于肽分子最初的来源为生物体，其基本结构单元是α氨基酸，所以有着较好的生物相容性，同时还具有良好生物可降解性，并且代谢产物无毒；(2)人工肽合成方法的实现使合成含5-50个氨基酸残基的高纯度肽成为可能；(3)肽链中含有氨基和羧基，易于通过化学键实现与其它官能团的连接，合成新的功能材料；(4)大部分的氨基酸具有手性，这使得合成新的具有特定识别能力的手性材料成为可能。近些年来，在对氨基酸残基有效的认知下，人们通过对氨基酸残基的排列组合，设计合成各种不同序列的肽分子，其中有很多的肽分子可以自组装形成稳定的水凝胶。因为肽水凝胶的形成方式是一种非共价力的自组装行为，加之它们还存在上述的优点，近些年来基于肽自组装形成的水凝胶材料研究已经逐渐成为了材料领域的研究热点，在纳米材料，生物医学及组织工程等领域呈现出广阔的应用前景。

1992年，美国麻省理工学院的张曙光教授在酵母中偶然提取的一种Z-DNA粘附蛋白(Zuotin)中发现了离子型互补肽，这一发现开拓了肽的研究领域。这类肽的特点是亲水表面由正负电荷交替的氨基酸残基组成，在水溶液里能够形成β-折叠的结构，从而有着一个亲水表面，一个疏水表面。如同有机体中的蛋白质折叠，肽分子的疏水面在水溶液中通过疏水的作用力互相靠近从而屏蔽水分子，而亲水面则以规则的正负电荷重复的序列形成互补的离子键促进其自组装，分子之间还通过形成氢键加固自组装体，再进一步形成水凝胶。根据分子亲水面上带”正”或”负”电的氨基酸残基的排列顺序，互补的离子面可分为以下几种模式：1，- - - - 模式；2，-- -- 模式；3，--- 模式；4，---- 等。张曙光设计并研究了不同系列的离子型互补肽，例如代表性的RAD16系列

Pochan课题组对发卡肽有着很深的认识，并设计合成不同的肽序列，比较有代表性发卡肽为MAX1，分子式为H2N-VKVKVKVKVDPPTKVKVKVKV-CONH2，-VDPPT-两端为容易形成β折叠的氨基酸序列，例如交替缬氨酸和赖氨酸，从而在形成发卡结构的同时形成分子内的β折叠，再进一步自组装形成水凝胶。

ReinhardSchweitzer-Stenner等人在此基础之上，设计了一系列基于丙氨酸的肽，例如Ac-(AAKA)4-NH2(AK-16)，这类肽在水溶液同样为β折叠的二级结构，序列组成中以丙氨酸为主，并含有一定数量的带电氨基酸，如带正电的赖氨酸。这类肽有着很强的自组装成胶能力，

CharlotteA.E.Hauser等人设计合成了一系列的超短肽，这类不含有芳香环的短肽在水溶液可以自组装成纤维，进一步密集成含水99%的胶。这类肽分子模型包括有一个脂肪族氨基酸的尾链，以及一个极性亲水的头基，与肽表面活性剂类似。疏水链为肽的主要部分，包含有最少两个，最多六个脂肪族氨基酸。亲水的头基一般为肽链的C端，由酸性、中性或者碱性的非芳香性极性氨基酸构成，N端乙酰化从而使氨基不带电荷。

Stupp课题组在烷基链修饰的方面做了大量的工作。他们设计的这类肽一般由四个部分构成，第一部分，疏水区域，由烷基链构成；第二部分由容易形成氢键的短肽序列组成；第三部分为带电的氨基酸，可以增加肽在水中的溶解度，并且可以通过pH值及盐离子调控自组装体的纳米结构；第四部分为生物活性部分，通过抗原决定基与细胞或者蛋白作用。

Ulijin课题组在Fmoc-基团的基础上研究了其他的含有苯环的修饰基团，如萘(naphthalene)、苄氧羰基(benzyloxycarbonyl)，它们连接在-Phe-Phe-OH上合成的肽分子也具有很好的成胶能力。此外，他们还将不同的氨基酸连接在Fmoc-基团上，合成了一系列的Fmoc-二肽，除肽分子6之外，其他肽分子均具有很好的成胶能力，Fmoc-二肽的结构式、自组装机理的示意图、所成水凝胶的宏观表现及部分肽分子在相应条件下形成水凝胶的低温扫描电镜图像。

Pochen课题组设计合成了一系列的发卡肽，这些肽在生理pH及盐浓度(pH=7,150mMNaCl)可以自组装成机械性能、粘弹性较好的胶。实验证明，通过改变发卡肽的序列或者浓度可以调节所成胶的孔径，从而对大分子的药物有选择性的包覆和释放。以发卡肽MAX1(分子序列为VKVKVKVK-VDPPT-KVKVKVKV-NH2)及发卡肽MAX8(分子序列为VKVKVKVK-VDPPT-KVEVKVKV-NH2)为例进行说明[61]。将4%的MAX1溶液与等体积的含有药物分子FITC-左旋糖苷的缓冲溶液(pH7.4,100mMBTP,300mMNaCl)相混合，在pH及盐离子的共同影响下，发卡肽发生折叠，自组装形成了2%的MAX1水凝胶。

[1]Pochan,Chen Cuixia,Wang Jingxin,Zhang Yu,Cox Henry,Zhang Jing,Wang Yuming,Penny Jeffrey,Waigh Thomas,Lu Jian R,Xu Hai. Enzymatic Regulation of Self-Assembling Peptide A9K2 Nanostructures and Hydrogelation with Highly Selective Antibacterial Activities.[J]. ACS applied materials amp; interfaces,2016,8(24).