【多肽框架材料】利用氨基酸模块性实现共价肽组装体的可编程功能

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韩国庆北国立大学 Yun-Mi Hur 和 Kyoung-Ik Min 教授团队（Advanced Materials 2025, 37, 2419941）报道了一种通过系统调控氨基酸序列实现共价肽组装体结构与功能可编程性的策略。研究通过酪氨酸交联反应构建了含 20 种不同中心氨基酸的五肽库（YX 系列），发现氨基酸模块性可显著影响纳米颗粒尺寸、组装动力学、荧光猝灭行为及刺激响应性。进一步通过 N 端修饰生物素或罗丹明 B，赋予组装体生物亲和性和荧光信号放大功能。多组分共组装实验展示了对粒径、空心结构及催化活性的精确调控，为设计下一代多功能肽基纳米材料提供了新范式。

研究背景：
1.行业问题：
传统非共价肽组装体因弱相互作用易受环境干扰，稳定性不足。短肽序列的功能多样性受限，难以实现复杂功能集成。缺乏系统的序列 - 结构 - 性能关系指导理性设计。
2.研究现状：
Stupp 等通过醛 - 胺缩合反应构建共价 - 超分子杂化纤维；Yan 等利用京尼平交联制备稳定的肽基纳米药物，
现有方法多依赖二元体系，功能复杂度低。
3.本文创新：
建立酪氨酸交联驱动的氨基酸模块化设计平台。
首次实现单氨基酸替换对组装动力学、荧光特性及刺激响应性的系统调控发展多模块共组装策略，实现粒径、形貌及功能的协同调控。

实验与分析
1.材料合成与表征
合成方法：采用 Ru (bpy)₃Cl₂催化光聚合，一步制备 YX 系列肽纳米颗粒（X 为 20 种天然氨基酸）
关键表征：
TEM/DLS：粒径分布 100-300 nm，非极性氨基酸（A/G/I/L/M/V）形成小颗粒（110-150 nm），酸性氨基酸（D/E）需高浓度（2 mg/mL）才能组装
UV-vis：285 nm 处酪氨酸 π-π* 跃迁红移，310-400 nm 宽吸收峰归因于纳米颗粒形成
FT-IR：交联后苯环振动峰位移（838→828 cm⁻¹），证实二酪氨酸键形成
2.性能分析
功能模块设计：
生物素 - YG：pH 10 处理后形成酒窝状结构，比表面积增加 40%，HRP 负载量提高 98%
RhB-YH：DMSO 触发荧光信号放大（590 nm 强度提升 3 倍）
共组装调控：
YE（酸性）模块引入使粒径从 246 nm 降至 94 nm（40:60 YY:YE）
空心结构形成依赖 YY 模块含量（≥60% 时保持中空）

总结
1.构建含 20 种氨基酸的共价肽组装库，揭示单氨基酸替换对组装行为的关键影响。
实现多模块共组装体系的粒径（94-325 nm）、形貌（实心 / 空心 / 酒窝状）及功能（荧光 / 催化）精确调控。
2.提出氨基酸模块化编程策略，突破传统肽组装的序列限制开发首例基于酪氨酸交联的刺激响应型空心纳米结构。
3.为智能生物材料（药物载体、生物传感器）、光电器件及仿生系统提供新型设计范式。

Harnessing Amino Acid Modularity for Programmable Function in Covalent Peptide Assemblies
文章作者：Yun-Mi Hur, Kyoung-Ik Min
DOI：10.1002/adma.202419941
文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202419941

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