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功能化有机小分子凝胶因子的设计、合成及性质研究
近年来，凝胶材料作为一种新型的功能材料备受关注。其中，小分子凝胶由于其优良的可控性、自修复性、刺激响应性等特点被广泛应用于药物传递、生物传感、传感器、光电器件等领域。其中，功能化有机小分子凝胶因子的设计、合成及性质研究成为了研究的热点。
一、小分子凝胶的概念、作用机理及分类
小分子凝胶是指由具有一定结构的低分子量物质（通常分子量小于3000Da）组成的三维网络，由于分子内发生的一系列非共价相互作用（如氢键、π-π堆积等），而形成的自支撑结构。凝胶的形成对于治疗癌症、缓释药物等具有重要的意义，因此，掌握凝胶的形成机制是很关键的。很多小分子是负责自组装的基本单元，自组装是指通过热力学、动力学或化学方法在液体/固体界面或溶在液体中的介面一定条件下组装成具有特定功能的自组装体的过程。通常的自组装方法包括分子内自组装和分子间自组装。分子内自组装通常是指一个分子内部的不同官能团之间发生作用形成一个稳定有序体系的过程，常见的分子内自组装有通过亲水性和亲疏性能力进行的自组装。分子间自组装则是通过分子间之间的化学键或非共价相互作用在空间中组装成一个有序结构的过程，其中最常见的是氢键自组装和π-π堆积自组装。
小分子凝胶的作用机理是分子内的非共价相互作用较强，其一般包括氢键键合、疏水作用、π-π堆积等。分子内非共价相互作用导致小分子聚集，形成聚集体（如胶束状、纤维状、网状等），最终聚集体之间形成静电斥力、疏水作用或水合作用等相互作用而形成三维凝胶网络。
小分子凝胶可分为两大类：有机小分子凝胶和无机小分子凝胶。其中，有机小分子凝胶是目前研究和应用较为广泛的小分子凝胶类型，这类凝胶主要是由具有氢键、π-π堆积、疏水作用、胶束自组装等相互作用的有机小分子通过分子间或分子内相互作用形成的一种复杂网络结构，其逐渐成为药物载体、组织工程材料、超分子光电功能材料、传感器和生物材料等前沿领域的研究热点。另一类是无机小分子凝胶，其主体是硅有机杂化凝胶，其基础单元是硅氧烷单元，分子内部形成Si-O-Si的三维网络结构。相对有机小分子凝胶，无机小分子凝胶的结构更加稳定，但较难精细设计和调控。
二、功能化有机小分子凝胶因子的概述
功能化有机小分子凝胶因子主要是指通过将药物、蛋白质、核酸、碳纳米管等诸多生物分子或人工合成分子与小分子凝胶网络进行物理或化学修饰得到的一种具有新功能性的凝胶材料。根据这些生物分子或人工合成分子的特性进行合理设计和化学修饰，可以有效的改变凝胶的物理性质、化学性质和生物学性质等，从而扩展小分子凝胶的应用范围和提升其性能。
例如，通过搭载特定功能分子（如荧光探针、磁性因子、金属离子等）使得凝胶在特定条件下具有特定的荧光、磁性、光学学特性等。这些特性可以被用作选型标志或成像探针。可通过化学修饰来控制材料的稳定性、生物相容性或药物缓释的速度等。
除此之外，还可以在凝胶中引入生物分子或人工合成物质并在其基础上进行化学修饰，形成刺激响应性凝胶，例如，该凝胶会对特定体外或体内刺激发生响应，如pH，温度，离子强度或电场刺激等。
三、功能化有机小分子凝胶因子的设计、合成及性质研究
由于功能化有机小分子凝胶因子的概念非常广泛，本部分我们主要从凝胶材料的设计、合成和性质研究三个方面介绍该领域的具体研究进展。
1.凝胶材料的设计
生物分子或人工合成分子与小分子凝胶网络结合的设计是功能化有机小分子凝胶因子研究的重要基础。目前，根据不同设计思路，通常可分为以下几类：
1)微结构设计：根据凝胶结构的特点，通过微结构设计，如纤维的形态、排列方式、空间分布等，可以控制凝胶的性质和功能。例如，通过控制凝胶的纤维间距，可以调节凝胶的机械性能和渗透性。
2)化学修饰：针对不同的凝胶材料，可以通过化学修饰，比如引入羧基、氨基等官能团或引入化学药物物质等改变凝胶的化学性质和生物学特性。比如，可以通过引入药物分子的化学修饰实现药物缓释功能。
3)生物分子功能化设计：将凝胶的部分或全部原有官能团（如碳氢键）改变为生物分子特有的官能团，实现与生物分子的特异性相互作用。例如，一些生物分子如核酸和肽类，可被用作特定目标分子的拆分和原位组装。
2.凝胶材料的合成
在凝胶材料的合成中，主要包含干膜法、溶剂挥发法、反应溶液凝胶法、静态反应法、动态反应法等几种方法。
其中，干膜法是指将凝胶材料和溶液混合物均匀涂覆在基板上并干燥，使物质形成凝胶层的过程；溶剂挥发法是指在溶液中放置凝胶成分，待溶剂挥发后产生凝胶的过程。反应溶液凝胶法与前两种方法不同，它是指在特定的反应环境中，凝胶的形成是由反应产生的组成相互作用引起的。静态反应法是指将混合物静置在环境中，等待凝胶形成，而动态反应法则是指通过较快的搅拌来促进凝胶的形成。
3.凝胶材料的性质研究
功能化有机小分子凝胶因