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【创新前沿】Nature Communications报道我校NCA开环聚合研究的突破性成果

  稿件来源: 材料学院  |   作者:武月铭  |  摄影:武月铭  |  编辑:凝聚  |  访问量:32417

    近日,我校材料学院刘润辉教授课题组在N-羧基环内酸酐(NCA)开环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”为题在线发表相关工作。

    聚氨基酸(聚肽)类材料具有优异的生物相容性、生物活性和可降解性,已广泛应用于药物和基因递送、组织工程、多肽模拟、抗菌等众多领域。在过去的一个多世纪中,国际上多个课题组先后报道了多种引发聚合方法,其中伯胺引发NCA聚合是至今应用最为广泛的方法。但是,这种NCA聚合方法反应速度慢(通常需要2-3天的时间完成),且难以制备较大分子量的聚肽。同时,由于NCA单体稳定性一般较差,长时间反应可能导致副反应产生。更加突出的缺点是,NCA聚合对水分高度敏感,聚合反应一般在手套箱内惰性气体保护下操作进行,限制了平行制备聚肽分子库和大规模合成的应用。严格的无水(甚至有些NCA聚合方法需要严格无氧)操作、干燥溶剂和需要手套箱设备,这些要求大大限制了很多非有机合成背景研究人员开展聚肽制备和应用研究。

    刘润辉教授课题组致力于解决上述NCA聚合核心问题和挑战,建立了Lithium Hexamethyldisilazide(LiHMDS)引发的快速NCA开环聚合,聚合反应在几分钟到几小时即可完成。尤其是,这一聚合方法无需手套箱,可以在普通环境条件下的敞口容器中顺利进行,并制备具有可控二级结构、大分子量(poly-BLG, 1294-mer, Mw=283400 g/mol)、窄分子量分布(Đ=1.08−1.28)的聚肽。机理研究表明,LiHMDS引发NCA聚合为阴离子开环活性聚合,通过拔除NCA环上3-NH活泼氢从而获得NCA负离子引发聚合反应。该活性聚合可以方便地实现NCA均聚、混聚、嵌段聚合,以及所制备聚肽的两端(C端和N端)官能化。这一简单和快速NCA聚合方法突破了传统NCA聚合对手套箱设备的依赖和对溶剂及有机合成技术的要求,可帮助更多非合成背景研究人员制备聚肽并开展各种相关活性和应用研究。这一NCA聚合方法同样适用于平行大量制备聚肽分子库和高通量相关活性、功能筛选研究。

    博士研究生武月铭是该成果的第一作者,我校刘润辉教授是单一通讯作者,华东理工大学是唯一作者单位。该研究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/s41467-018-07711-y

发布日期:2018年12月18日14时59分
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