近日，华东理工大学材料科学与工程学院刘润辉教授课题组在标准化的NCA敞口快速开环聚合制备多肽聚合物的方法方面取得进展。本论文系统地描述了NCA敞口快速开环聚合制备多肽聚合物的标准合成方法，涵盖单体合成及纯化、LiHMDS引发的聚合过程、末端官能团修饰、聚合动力学分析以及聚合物亚基分布测定等方法。该成果以“N-羧基环内酸酐（NCA）敞口聚合制备多肽聚合物”为题，发表于国际著名期刊《自然·实验室指南》。
多肽聚合物广泛应用于蛋白质/多肽模拟、抗菌、药物与基因递送、组织工程等领域，是一类重要的生物材料。N-羧基环内酸酐（NCA）开环聚合是合成多肽聚合物的经典方法。然而传统NCA聚合通常对水分敏感、聚合速率较慢且难以制备高分子量的多肽聚合物。刘润辉教授课题组前期建立了双三甲基硅基胺基锂（LiHMDS）引发的水分耐受的快速NCA开环聚合方法，实现敞口容器中、几分钟内快速聚合高效制备多肽聚合物，相关工作发表于2018 Nat. Commun.、2021 Angew. Chem. Int. Ed.。
相比于传统聚合方法，LiHMDS引发的NCA聚合方法摆脱了手套箱和超干溶剂的限制，可以在敞口容器中顺利进行。此方法能在几分钟（短链长）到几小时内（长链长）实现NCA快速开环聚合，获得具有可控二级结构、链长可调（DP = 20~1300 mer）和窄分子量分布（Đ = 1.08~1.28）的多肽聚合物。作为一种常规商业试剂，LiHMDS引发剂展示了广泛的底物适用性，目前已成功用于包括糖侧链和大位阻取代基在内的23种NCA单体的聚合。这种聚合体系的优势在于其独特的机制，即通过氨基甲酸根阴离子作为反应中心，实现协同脱羧链增长反应。LiHMDS引发的NCA开环聚合方法极大地提高了多肽聚合物的合成效率，助力非合成背景研究人员便捷地制备多肽聚合物，有望成为该类聚合物的标准合成方法，并推动多肽聚合物在生物医药、组织工程及材料科学等多个领域的创新应用与发展。
图片说明：NCA敞口快速开环聚合制备多肽聚合物的方法
华东理工大学材料科学与工程学院武月铭特聘副研究员是论文的第一作者及共同通讯作者，刘润辉教授为共同通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金委、科技部等基金的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41596-024-01062-3