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图1 Gly-Val-Gly-Val片段及自组装手性纤维结构
生物大分子，如DNA、蛋白质、糖类等可形成高级、有序的纳米结构，在生物体的功能化方面具有极其重要的作用。利用生物分子形成有序纳米结构及其生物相容性优势来制备生物基自组装材料，是近期国内外研究热点。近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所生物基材料重点实验室万晓波研究团队在仿丝蛋白形成b-折叠序列寡肽的合成及其自组装调控方面取得系列研究进展，相关成果分别发表在Supramolecular Chemistry、Macromolecular Chemistry and Physics 及Soft Matter上。
研究人员通过溶液合成法制备出具有反平行b-折叠能力的寡肽片段Gly-Val-Gly-Val。该片段分子能够自组装成手性螺旋纤维结构（图1）。研究表明，该新型仿生寡肽片段 Gly-Val-Gly-Val分子间氢键作用和末端叠氮-叠氮相互作用是分子自组装的驱动力，并使其具有良好的自组装能力。(Supramolecular Chemistry 2013, 25(5), 269-275)
研究人员进一步对所合成出的仿生寡肽片段调控纳米结构自组装的能力进行了研究，发现Gly-Val-Gly-Val能够调控寡聚物的纳米结构。将Gly-Val-Gly-Val与具有半导体特性的寡聚噻吩进行偶联，发现寡肽的取代比例和位置对纳米结构具有直接影响，如自组装纳米结构的手性（图2）。研究表明，所合成的仿生寡肽可调控寡聚物组装结构和性质。(Supramolecular Chemistry 2014, 26(5-6), 383-391)。研究人员进一步将Gly-Val-Gly-Val与具有光响应特性的二噻吩基环戊烯偶联。偶联化合物在THF中能够形成有机凝胶，此凝胶具有机械、光、热多重响应特性，此外儿茶酚对凝胶的机械强度具有增强效果（图3），说明Gly-Val-Gly-Val能够与刺激相应性化合物耦合制备响应性功能材料。(Soft Matter 2013, 9, 7538-7544)
研究还发现，Gly-Val-Gly-Val能够调控聚合物的纳米结构。通过合成Gly-Val-Gly-Val与四聚噻吩的交替共聚物，并调节共聚物的分子量，可调节共聚物的组装结构，低分子量聚合物组装成粗纤维结构，而高分子量共聚物形成球形颗粒（图4），说明Gly-Val-Gly-Val具有调节聚合物组装的能力。(Macromolecular Chemistry and Physics 2014, 215(9), 906-914)。研究人员进一步采用FeCl3 氧化聚合方式将寡肽作为侧链修饰在寡聚噻吩骨架上，合成了一种Gly-Val-Gly-Val为侧链修饰的噻吩聚合物，进一步验证了仿生寡肽可以调控聚合物自组装形成规整的纳米结构（图5）。该聚合物在一定条件下可以组装成均一的纳米棒状结构。（Supramolecular Chemistry 2013, 25(12), 842-847）
上述研究得到中科院“百人计划”、国家自然科学基金项目支持。
