近日，我院姜涛教授课题组在功能化修饰结构不稳定多肽自组装纳米结构方面取得了新进展，相关研究成果以“Preserving Structurally Labile Peptide Nanosheets After Molecular Functionalization of the Self-Assembling Peptides”为题发表于《德国应用化学》期刊，并被选为Hot Paper（DOI: 10.1002/anie.202315296）。
多肽组装体因其形貌和化学多样性、有序和动态结构以及固有生物特征，是构建功能材料的理性载体。多肽分子间可逆的非共价作用虽有利于动态超分子结构的构筑，但也常造成组装结构稳定性低的问题，特别是将功能分子修饰于自组装多肽时往往导致组装体的解聚或整体形貌的改变，严重阻碍功能材料的创制。经典应对策略是通过少量被修饰的多肽和大量未修饰多肽间的共组装来维持组装体整体形貌，但无法满足在识别与传感、催化、生物医药等领域对高密度功能化修饰材料日益增长的需求。先组装后修饰的策略可一定程度维持组装体结构，却难以精准调控其表面功能分子的数量和分布密度。强化多肽间作用力可以以牺牲分子动态性为代价来维持组装体结构，不适用于大量的动态多肽自组装体系。
为此，团队提出一种新策略，使弱相互作用的自组装多肽在功能化修饰后仍维持其组装体原始形貌。团队设计的多肽分子通过分子间疏水、氢键和静电作用协同形成三聚体组装基元。基元间经精准设计的静电作用分别以纵向0.87 纳米错位和对齐排列方式形成表面“凹凸”和“平整”的片状纳米结构。错位组装的多肽在肽末端修饰了PEG、生物素、五元环肽或核酸适体功能分子后依旧高效地形成纳米片结构，而对齐排列的多肽经修饰无法复现二维组装形貌。团队认为，错位组装增大了功能分子间以及功能分子与邻近多肽间的间隔，降低了功能分子的尺寸、形状和电荷等因素对多肽自组装的影响。动态组装体内分子结构的高度可重塑性也使多肽通过扭曲组装“晶格”来应对功能分子带来的干扰。该策略使众多易解聚和形变多肽组装体的高密度功能化修饰成为可能，也允许通过改变功能分子的种类、数量和分布密度，大范围调控组装材料的表面性质。作为验证，团队针对U87MG glioma细胞筛选出了高亲和力细胞识别纳米材料。
该工作是在姜涛教授指导下由我院2020级博士生陈欣主要完成，2021级硕士生夏才、2020级博士生郭潘和2021级博士生王晨儒参与了部分实验，美国阿贡国家实验室的Xiaobing Zuo研究员在synchrotron SAXS实验中提供了重要帮助。研究得到了江云宝教授的大力支持，以及国家自然科学基金会（22074128，22241503）和中央高校基本科研业务费（20720210013，20720220005）的资助。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202315296
