近日，華東理工大學(xué)材料學(xué)院劉潤輝教授課題組在N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐（NCA）開環(huán)聚合方法研究方面取得突破性成果，Nature Communications以“Lithium hexamethyldisilazide initiated superfast ring opening polymerization of alpha-amino acid N-carboxyanhydrides”為題在線發(fā)表相關(guān)工作。
聚氨基酸（聚肽）類材料具有優(yōu)異的生物相容性、生物活性和可降解性，已廣泛應(yīng)用于藥物和基因遞送、組織工程、多肽模擬、抗菌等眾多領(lǐng)域。在過去的一個多世紀(jì)中，國際上多個課題組先后報道了多種引發(fā)聚合方法，其中伯胺引發(fā)NCA聚合是至今應(yīng)用最為廣泛的方法。但是，這種NCA聚合方法反應(yīng)速度慢（通常需要2-3天的時間完成），且難以制備較大分子量的聚肽。同時，由于NCA單體穩(wěn)定性一般較差，長時間反應(yīng)可能導(dǎo)致副反應(yīng)產(chǎn)生。更加突出的缺點是，NCA聚合對水分高度敏感，聚合反應(yīng)一般在手套箱內(nèi)惰性氣體保護下操作進行，限制了平行制備聚肽分子庫和大規(guī)模合成的應(yīng)用。嚴(yán)格的無水（甚至有些NCA聚合方法需要嚴(yán)格無氧）操作、干燥溶劑和需要手套箱設(shè)備，這些要求大大限制了很多非有機合成背景研究人員開展聚肽制備和應(yīng)用研究。
劉潤輝教授課題組致力于解決上述NCA聚合核心問題和挑戰(zhàn)，建立了Lithium Hexamethyldisilazide（LiHMDS）引發(fā)的快速NCA開環(huán)聚合，聚合反應(yīng)在幾分鐘到幾小時即可完成。尤其是，這一聚合方法無需手套箱，可以在普通環(huán)境條件下的敞口容器中順利進行，并制備具有可控二級結(jié)構(gòu)、大分子量(poly-BLG, 1294-mer, Mw=283400 g/mol)、窄分子量分布（?=1.08?1.28）的聚肽。機理研究表明，LiHMDS引發(fā)NCA聚合為陰離子開環(huán)活性聚合，通過拔除NCA環(huán)上3-NH活潑氫從而獲得NCA負(fù)離子引發(fā)聚合反應(yīng)。該活性聚合可以方便地實現(xiàn)NCA均聚、混聚、嵌段聚合，以及所制備聚肽的兩端（C端和N端）官能化。這一簡單和快速NCA聚合方法突破了傳統(tǒng)NCA聚合對手套箱設(shè)備的依賴和對溶劑及有機合成技術(shù)的要求，可幫助更多非合成背景研究人員制備聚肽并開展各種相關(guān)活性和應(yīng)用研究。這一NCA聚合方法同樣適用于平行大量制備聚肽分子庫和高通量相關(guān)活性、功能篩選研究。
博士研究生武月銘是該成果的第一作者，劉潤輝教授是單一通訊作者，華東理工大學(xué)是唯一作者單位。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部等基金的資助。
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