劉鳴華

(國家納米科學(xué)中心，北京100190)

主--客體作用介導(dǎo)的組裝結(jié)構(gòu)多樣化：生物分子組裝調(diào)控新策略

劉鳴華

(國家納米科學(xué)中心，北京100190)

生物分子通過自下而上的方式構(gòu)筑形式多樣的納米結(jié)構(gòu)是納米領(lǐng)域近幾十年來的研究熱點。在一些常用的生物構(gòu)建模塊中，肽類分子因其固有的生物相容性、生物可降解性、易于化學(xué)修飾以及方便易得等優(yōu)點，使其成為生物納米材料非常有潛質(zhì)的構(gòu)筑基元。其中，苯丙氨酸二肽(LPhe-L-Phe FF)因其本身優(yōu)異的組裝能力成為肽類化合物中的明星分子。目前，傳統(tǒng)的改變苯丙氨酸二肽類衍生物自組裝行為的方式有兩種。一種是通過改變二肽分子的外部環(huán)境，如pH值、溫度、溶劑、濃度、抗衡離子、界面狀態(tài)等；另一種是通過對苯丙氨酸二肽分子進(jìn)行化學(xué)修飾來實現(xiàn)，例如將萘、芴和二茂鐵等基團共價連接到苯丙氨酸二肽分子骨架上，從而賦予二肽分子新穎的物理化學(xué)性質(zhì)。

與傳統(tǒng)的研究思路不同，南開大學(xué)元素有機化學(xué)國家重點實驗室劉育教授課題組首次通過主客體相互作用的方式調(diào)控苯丙氨酸二肽分子的自組裝行為，實現(xiàn)了多種水溶性大環(huán)主體對同一客體分子組裝行為的多樣化調(diào)控。相關(guān)工作發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition雜志上1。

該研究團隊設(shè)計將普適性客體分子雙吡啶鹽基團共價連接到苯丙氨酸二肽分子骨架上，雙吡啶鹽基團的引入不僅可以提高二肽分子的水溶性，同時提供了與不同的大環(huán)受體(葫蘆[7]脲、葫蘆[8]脲、水溶性柱[5]芳烴和四磺化冠醚)結(jié)合的活性位點，通過不同大環(huán)主體與同一客體分子之間的離子偶極、疏水、靜電及芳環(huán)間的電荷轉(zhuǎn)移等相互作用的差異性，實現(xiàn)對二肽組裝基元的構(gòu)型和尺寸的調(diào)控并最終實現(xiàn)超分子組裝體納米結(jié)構(gòu)的多樣性轉(zhuǎn)化，即超分子組裝體在不同大環(huán)主體存在的情況下由納米纖維分別轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米棒、類八面體結(jié)構(gòu)、螺旋納米線、方形納米片。此外，借助于主體葫蘆[8]脲較大的內(nèi)腔尺寸以及偶氮苯分子的光致異構(gòu)化性能，該研究團隊同時實現(xiàn)了葫蘆[8]脲@二肽@偶氮苯三元復(fù)合體系在紫外光照射下的形貌轉(zhuǎn)化。這種生物活性分子與人工合成受體之間的非共價鍵合進(jìn)一步突出了超分子協(xié)同作用在仿生及刺激響應(yīng)的復(fù)雜分子組裝體構(gòu)筑方面的優(yōu)勢。因此，可以預(yù)見這種主客體調(diào)控策略為其它生物分子或者衍生物的組裝及新穎納米材料的構(gòu)筑提供一個智能簡便的調(diào)控思路。

References

(1)Zhang,W.;Zhang,Y.M.;Li,S.H.;Cui,Y.L.;Yu,J.;Liu,Y. Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,11452.doi:10.1002/anie. 201605420

10.3866/PKU.WHXB201609211