超支化聚合物的仿生多級自組裝和細胞模擬化學研究

《超支化聚合物的仿生多級自組裝和細胞模擬化學研究》是依託上海交通大學，由顏德岳擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：超支化聚合物的仿生多級自組裝和細胞模擬化學研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：顏德岳
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

發展各種新穎的功能組裝基元，建立多層次、多組份的可控自組裝新方法，設計和建立以生物學功能為導向的組裝體系代表了自組裝研究未來的重要發展方向，也是可控自組裝體系及其功能化重大研究計畫的立項宗旨。申請人長期從事超支化聚合物的自組裝研究，在本項目中，申請人擬在前期工作基礎上，針對性地圍繞上述科學問題開展研究工作。主要以超支化聚合物及其初級組裝體作為自組裝基元，研究程式化和模組化分級自組裝的新方法，以期製備更為複雜的超分子結構；擬用DPD方法模擬超支化聚合物的自組裝過程，從理論上揭示超支化聚合物的自組裝規律；特別以超支化聚合物囊泡作為模型薄膜來模擬細胞的可控變形，包括融合、出芽和分裂等；模擬細胞聚集過程，建立具有細胞尺寸囊泡高效聚集的方法；研究蛋白在模型薄膜中的結構和功能，以蛋白轉導域（PTD）內化過程為切入點，揭示其跨膜傳遞機制。本項目的實施有利於進一步推動自組裝研究和細胞模擬化學的發展。

結題摘要

“可控自組裝體系及其功能化”重大研究計畫的研究目標包括“發展各種新穎的功能組裝基元，建立多層次、多組份的可控自組裝新方法，發展功能導向的自組裝新體系和新技術”。針對這一研究目標，本項目圍繞新型組裝基元的構築，超支化自組裝過程的理論模擬，超支化聚合物囊泡的功能化和細胞仿生套用，以及自組裝在生物醫藥領域中的套用等方面開展研究工作。擬從組裝基元、組裝方法、組裝體的功能和套用幾個方面來對接重大研究計畫，為其研究目標的完成提供一些思路和方法。 具體而言，在新穎組裝基元的構築方面，本項目製備了蝌蚪型“線性-超支化”超分子聚合物，不對稱（Janus）超分子超支化聚合物，啞鈴型超分子超支化聚合物，已及兩親性交替共聚物，這些新的組裝基元均展示出了獨特的自組裝行為；在組裝方法方面，除了開展超支化聚合物的多級自組裝以外，重點在於通過理論模擬的方法來詳細揭示組裝的動力學過程和相分離機制，為實驗研究提供指導；在組裝體的功能化和仿生套用方面，重點提出了實現囊泡簡單功能化的方法，特別將功能化囊泡作為生物膜的模型體系，模擬了細胞聚集過程，形成了巨觀的囊泡聚集體，並進一步用囊泡模擬了水母的發光和呼吸過程；在組裝體的生物醫藥套用方面，重點合成了各種生物相容和生物可降解的超支化聚合物，比如超支化聚磷酸酯，並研究了其所形成的膠束在抗腫瘤藥物的可控輸送和可控釋放方面的套用。特別是提出了“藥-藥綴合物”的概念，將疏水和親水的抗腫瘤藥物直接通過酯鍵連線形成綴合物，該綴合物可以自組裝形成納米粒子，因此不需要任何藥物載體，可以實現其在動物體內的長效循環和自傳遞，而且展示出良好的腫瘤抑制效果。 經過四年的工作，本項目總共發表標註論文50篇，其中包括J. Am. Chem. Soc. 3篇， Angew. Chem. Int. Ed. 2篇，Chem. Soc. Rev. 3篇。培養了博士和碩士畢業生10名，項目執行期間獲國家自然科學基金委國家傑出青年基金一項，參與國際和國內會議10餘次。完成了項目擬定的任務和指標。