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 手性是生物系統中最重要的結構特征之一。多肽作為一類生物小分子，可以自組裝成具有不同結構和功能的手性超分子聚合物（Chiral supramolecular polymers），在催化、傳感、光學和醫藥等領域具有廣泛應用。通過在納米、微米和宏觀尺度上精確調控多肽分子的手性自組裝過程，可以獲得具有優異化學和生物功能的超分子聚合物。

近期，天津大學化工學院資源綠色化工與新材料團隊在Progress in Polymer Science (JCR一區，IF 29.2)上，以“Chiral Self-Assembly of Peptides: toward the Design of Supramolecular Polymers with Enhanced Chemical and Biological Functions”為題，發表綜述論文，天津大學化工學院博士研究生申雨禾為論文第一作者，王躍飛副研究員、齊崴教授為論文通訊作者。該論文重點綜述了多肽自組裝過程中手性從分子尺度到納米、微米和宏觀尺度的放大、轉移及其調控機制，對手性在決定多肽超分子聚合物的結構和功能中的重要作用進行了全面總結（圖1）。

圖1. 多肽手性自組裝結構及其應用的示意圖

通過合理控制肽單體的手性自組裝，可以在多級尺度上形成高度有序的手性結構，進而獲得具有優良性能的超分子聚合物，包括納米螺旋、納米管、液晶、凝膠、薄膜等（圖2）。

圖2. 多肽在不同條件下自組裝形成的多尺度超分子聚合物

由于獨特的結構特征、生物相容性、易于化學修飾和刺激響應性，多肽手性納米結構在化學和材料科學領域具有廣闊的應用前景（圖3），例如：手性催化、手性傳感和分離、手性合成模板和手性光學等。此外，隨著納米生物技術在生物醫學領域的快速發展，越來越多的研究表明，多肽超分子手性對自組裝結構的生物活性有很大影響，通過合理設計手性結構，可以提升其生物活性，進而更好地應用于藥物緩釋、抗癌、抗菌、組織工程等領域。

圖3 手性自組裝肽在化學、材料科學和生物醫學領域的廣泛應用

近年來，齊崴、王躍飛團隊在多肽自組裝領域開展了一系列研究工作，創新性提出對離子誘導、金屬配位、界面誘導（“咖啡環”效應）等組裝策略，實現了不同尺度多肽手性功能結構的精準可控制備，獲得了手性納米螺旋（J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7869, 亮點文章、ACS Nano 2018, 12, 12305、J. Colloid Interf. Sci. 2020, 578, 218）、刺激響應型水凝膠（J. Colloid Interf. Sci. 2021, 583, 234、J. Colloid Interf. Sci. 2020, 577, 388）、液晶（Chem. Mater. 2018, 23, 5168）、納米螺旋陣列（ACS Nano 2021, 15, 9827）等多種手性納米結構，并構建了相關材料在仿酶催化（ACS Catal. 2021, 11, 5839、Appl. Catal. B. Environ. 2019, 254, 452）、手性光學（Nano Lett. 2021, 21, 6406, 封面論文）、生物醫藥（Angew. Chem. Inter. Ed., 2018, 57, 14228，內封面論文、ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 31830）等領域的應用體系。對多肽手性自組裝過程的研究，不僅能讓我們從分子和超分子的角度深入理解生物體結構的形成機制，而且還能夠為我們制備具有多層次結構和優良性能的超分子聚合物提供有益指導，進而強化相關材料在化學、材料、生物、醫藥領域的應用。