胆固醇芳香酸衍生物在界面的自组装膜特性及表面pKa调控研究

本文系统研究了胆固醇基芳香酸衍生物（ChBA-C4/C6/C8）在气-液界面的pH依赖性自组装行为。通过表面压力-分子面积（π-Am）等温线、布鲁斯特角显微镜（BAM）和原子力显微镜（AFM）等技术，揭示了pH调控下分子从多层不稳定态（pH<10.5）向稳定单层相（pH>10.5）的转变机制，提出基于范德华力与静电斥力平衡的界面自组装模型，为刺激响应型纳米材料设计提供新策略。

　　

Highlight

胆固醇基芳香酸衍生物（ChBA-C4/C6/C8）在气-水界面的自组装行为展现出显著的pH依赖性。当pH<10.5时，分子通过范德华力主导形成不稳定的多层结构，坍塌压力（π_c）较低；而pH>10.5时，静电斥力促使形成具有L₁和L₁’相的稳定单层膜。压缩模量和BAM成像验证了这一转变过程。

Results and discussion

表面压力-分子面积（π-A_m）等温线显示，ChBA衍生物在pH≤10.5时坍塌压力恒定（约19/14/26 mN/m），而pH>10.5时单层膜稳定性显著提升。通过坍塌压力与lift-off分子面积两种方法估算的表面pK_a存在差异，这归因于界面相态变化。AFM证实LB膜在高低pH下分别形成多层/单层结构，揭示了pH通过调控分子间作用力（范德华力vs静电斥力）决定组装形貌的机制。

Conclusion

本研究建立了pH调控胆固醇衍生物界面自组装的普适模型：低pH下范德华力促进多层聚集，高pH下电离头基的静电排斥稳定单层相。该发现为精准设计pH响应型功能材料（如药物载体或传感界面）提供了理论依据。

（注：翻译部分严格保留专业术语如π-A_m、LB膜等，并采用"坍塌压力"等学科惯用表述，同时通过"主导""促使"等动词增强动态描述。）