近日，华东理工大学刘润辉教授课题组在建立NCA耐水快速开环聚合制备多肽聚合物的标准化方法方面取得进展。研究成果以“N-羧基环内酸酐（NCA）敞口聚合制备多肽聚合物（Open-vessel polymerizationof N-carboxyanhydride(NCA) for polypeptide synthesis）”为题，于10月8日发表在《自然·协议》（Nature Protocols）上。
图片说明：NCA敞口快速开环聚合制备多肽聚合物的方法
多肽聚合物因其在蛋白质/多肽模拟、抗菌、药物与基因递送以及组织工程等领域的广泛应用而备受关注。自1906年Hermann Leuchs首次报道N-羧基环内酸酐（NCA）以来，NCA开环聚合成为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，这些长期遗留的合成挑战制约了多肽聚合物的应用和发展。
针对上述问题，刘润辉教授课题组以双三甲基硅基胺基锂（LiHMDS）为引发剂实现水分耐受、快速NCA开环聚合，并建立了标准化的NCA耐水快速开环聚合的方法。本论文系统地描述了NCA耐水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（图）。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（短链聚合）到几小时内（长链聚合）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）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。
本论文所述聚合方法不仅显著提升了多肽聚合物的合成效率，还有望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。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41596-024-01062-3。