生物大分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究一直是國(guó)際上最活躍的課題之一，特別是近年來(lái)分子生物學(xué)的興起給人們?cè)诜肿铀缴涎芯抗δ苄陨锓肿诱故玖藦V闊的前景。堿基對(duì)是構(gòu)建形成DNA、RNA單體以及編碼遺傳信息的基本單元，DNA是儲(chǔ)存、復(fù)制和傳遞遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)，而堿基作為“功能單元”，在許多生物功能中都發(fā)揮承載信息和特征識(shí)別的作用？茖W(xué)家們對(duì)于堿基互補(bǔ)在分子識(shí)別和大分子設(shè)計(jì)上的興趣激發(fā)了他們?cè)诒姸囝I(lǐng)域的新探索。新型含有堿基對(duì)的高分子衍生物在基因治療、超分子構(gòu)筑以及模板聚合等領(lǐng)域有重要研究?jī)r(jià)值。
最近，北京化工大學(xué)湯華燊教授和馮岸超副教授課題組在傳統(tǒng)的高分子聚合物上引入了堿基基團(tuán)，通過(guò)RAFT活性聚合方法合成含有堿基對(duì)的兩親性高分子嵌段聚合物，使其在水中自組裝形成膠束的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行堿基配對(duì)，而且這種堿基相互作用力在一定條件下能被破壞。該工作被選為當(dāng)期的封面文章被重點(diǎn)推薦。
圖一，當(dāng)期雜志封面（末端堿基功能化的兩親性聚合物的組織裝與分子識(shí)別）
他們首先用化學(xué)方法改性傳統(tǒng)堿基，將具有反應(yīng)活性的羥基接在堿基上，然后與RAFT試劑DTTCP發(fā)生酯化反應(yīng)，合成含有堿基的RAFT試劑，用其引發(fā)OEGMA和BMA單體聚合得到四種不同的兩親性嵌段共聚物。之后用這四種不同的兩親性嵌段共聚在pH值為7.5的PBS緩沖液中進(jìn)行自組裝，然后在體系中加入相應(yīng)的另一堿基小分子與組裝形成的膠束進(jìn)行堿基配對(duì)。
圖二，四種末端堿基官能化兩親性聚合物的制備過(guò)程
該團(tuán)隊(duì)用核磁等表征手段發(fā)現(xiàn)了當(dāng)堿基官能團(tuán)修飾在親水鏈段末端時(shí)，堿基膠束與體系中自由分散的對(duì)應(yīng)堿基可以發(fā)生氫鍵相互作用。而當(dāng)堿基官能團(tuán)修飾在疏水鏈段末端時(shí)，由于此時(shí)堿基官能團(tuán)大多包裹在膠束的內(nèi)部，體系中存在的自由分散的與之對(duì)應(yīng)的堿基無(wú)法突破層層膠束的阻礙，所以此時(shí)沒有堿基配對(duì)行為，也就沒有分子識(shí)別。
除此之外，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加，已經(jīng)發(fā)生堿基配對(duì)行為的膠束中的氫鍵可以被破壞掉，在膠束上配對(duì)連接的堿基可以再次被釋放出來(lái)，這為藥物釋放、基因治療等發(fā)面的研究提供了新思路。
圖三，不同溫度下堿基核磁特征峰的位移
以上相關(guān)成果發(fā)表在Polymer Chemtry (Poly. Chem, 2018, 9, 5086–5094 )上。論文的第一作者是北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程系的王牧博士，通訊作者為湯華燊教授和馮岸超副教授。
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