作為高分子化學與超分子化學的交叉研究方向,超分子聚合物集二者優勢于一身,表現出獨特的理化性質及豐富的功能性。近年來,基于超分子主客體作用,多種具有特定構象和功能的超分子聚合物被巧妙設計并廣泛報道。得益于非共價鍵的可控與可逆等性質,利用超分子化學識別或組裝離子/分子,賦予超分子聚合物許多獨特而實用的性質,例如:模塊化、功能化、可逆自組裝和刺激響應性等,以更多新奇的功能開創更廣的應用空間。
葫蘆脲(CB[n], n = 5–8, 10, 13–15),是水溶性大環主體的重要家族,其優異的生物相容性以及對多種生物相關分子的特異結合性,使得葫蘆脲在生物醫藥領域中獲得了廣泛關注。例如,CB[6] 空腔可與烷基胺化合物緊密結合,如精胺和亞精胺(結合力:Ka >109 M-1);CB[7]可與二茂鐵甲基銨和金剛烷胺形成穩定的 1:1主客體復合物,具有非常高的結合親和力 (Ka >1012 M-1);CB[8]由于空腔較大,能形成穩定的1:2主客體復合物,例如同時結合甲基紫精與蒽分子,可作為連接單元以構筑超分子共聚物。近年來,基于葫蘆脲所構筑的超分子聚合物,作為高分子化學、超分子化學與生物學的橋梁,通過巧妙結合高分子的聚合物特性與超分子的非共價鍵特征,通過調控親疏水平衡,利用自下而上的策略構筑各種納米結構,用于生物成像、藥物遞送、組織工程等等。因此,綜述葫蘆脲聚合物在生物領域的多種應用意義重大。
圖1. 非共價及共價葫蘆脲聚合物及其生物醫藥領域的應用。
本文突出了葫蘆脲在超分子及高分子學科交叉領域中重要而獨特的作用,總結超分子策略指導下的新型生物功能材料在多個生物領域的潛在應用,包括分子增溶減毒、細胞器調控及診療系統的構筑等。同時以小見大,展望超分子化學,尤其是非共價可控可逆的主客體作用,在各個交叉學科中的應用前景,促進超分子化學跨學科蓬勃發展。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202206763
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