主--客体作用介导的组装结构多样化：生物分子组装调控新策略

刘鸣华

(国家纳米科学中心，北京100190)

主--客体作用介导的组装结构多样化：生物分子组装调控新策略

刘鸣华

(国家纳米科学中心，北京100190)

生物分子通过自下而上的方式构筑形式多样的纳米结构是纳米领域近几十年来的研究热点。在一些常用的生物构建模块中，肽类分子因其固有的生物相容性、生物可降解性、易于化学修饰以及方便易得等优点，使其成为生物纳米材料非常有潜质的构筑基元。其中，苯丙氨酸二肽(LPhe-L-Phe FF)因其本身优异的组装能力成为肽类化合物中的明星分子。目前，传统的改变苯丙氨酸二肽类衍生物自组装行为的方式有两种。一种是通过改变二肽分子的外部环境，如pH值、温度、溶剂、浓度、抗衡离子、界面状态等；另一种是通过对苯丙氨酸二肽分子进行化学修饰来实现，例如将萘、芴和二茂铁等基团共价连接到苯丙氨酸二肽分子骨架上，从而赋予二肽分子新颖的物理化学性质。

与传统的研究思路不同，南开大学元素有机化学国家重点实验室刘育教授课题组首次通过主客体相互作用的方式调控苯丙氨酸二肽分子的自组装行为，实现了多种水溶性大环主体对同一客体分子组装行为的多样化调控。相关工作发表在Angewandte Chemie International Edition杂志上1。

该研究团队设计将普适性客体分子双吡啶盐基团共价连接到苯丙氨酸二肽分子骨架上，双吡啶盐基团的引入不仅可以提高二肽分子的水溶性，同时提供了与不同的大环受体(葫芦[7]脲、葫芦[8]脲、水溶性柱[5]芳烃和四磺化冠醚)结合的活性位点，通过不同大环主体与同一客体分子之间的离子偶极、疏水、静电及芳环间的电荷转移等相互作用的差异性，实现对二肽组装基元的构型和尺寸的调控并最终实现超分子组装体纳米结构的多样性转化，即超分子组装体在不同大环主体存在的情况下由纳米纤维分别转变为纳米棒、类八面体结构、螺旋纳米线、方形纳米片。此外，借助于主体葫芦[8]脲较大的内腔尺寸以及偶氮苯分子的光致异构化性能，该研究团队同时实现了葫芦[8]脲@二肽@偶氮苯三元复合体系在紫外光照射下的形貌转化。这种生物活性分子与人工合成受体之间的非共价键合进一步突出了超分子协同作用在仿生及刺激响应的复杂分子组装体构筑方面的优势。因此，可以预见这种主客体调控策略为其它生物分子或者衍生物的组装及新颖纳米材料的构筑提供一个智能简便的调控思路。

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