具有疏水内表面的环肽纳米管

         环肽纳米管是一种具有特殊性质的中空管状超分子结构,通常由环状多肽分子通过分子间氢键、ππ作用及范德华力等非共价键作用力自组装形成。环肽纳米管种类多样,管径可调,并且具有良好的稳定性和生物相容性,因此在化学、生物、医学和材料科学等领域拥有广阔的应用前景。

         环肽纳米管应用主要取决于两个重要参数:一是纳米管的内径,二是纳米管的表面化学性质。前者可通过调节氨基酸的个数来简单调控,而后者可通过所选择氨基酸的种类及其序列来调控。到目前为止,具有疏水内表面的环肽纳米管在设计与合成上仍然存在一定的挑战,例如比较常见的α-环肽和β-环肽纳米管多具有亲水内表面。

         最近,四川大学华西药学院邓金根教授课题组与北京大学深圳研究生院吴云东教授组合作,设计合成了一类新型具有交替手性的γ, γ-环四肽。该环肽由包含刚性骨架(环己烷)的顺式γ-氨基环己基甲酸(γ-Ach)及其带二缩三乙二醇(TEG)侧链修饰的相反构型的γ-Ach交叉缩合而成,具有完全疏水的内表面。这是有关单一γ-环肽自组装研究的首次报道。通过氯仿溶液的核磁共振(NMR),以及经水分散的组装凝胶的红外(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)等研究结果与DFT计算研究相互验证,表明该γ-环四肽可以通过平行叠加的分子间氢键及ππ堆积实现自组装,而且,高分辨的AFM及TEM照片显示其能组装成单根纳米管。这些结果表明了TEG侧链的引入不但解决了γ-环肽的溶解性问题,而且可以使该类环肽在水分子的作用下分散形成单纳米管组装的纳米管线。课题组计划进一步深入研究γ-环肽的结构与功能,并希望在此研究基础上构建出新颖的组装结构和结构上更加高级的组装体,为新一代智能材料的开发拓宽思路。该研究成果发表于Adv. Funct. Mater. 期刊