Angew. Chem. Int. Ed.：仿生合成多肽門納米薄膜用于靈活的分子運輸

【引言】

可控的分子運輸對于體內外的功能材料的設計都有著至關重要的意義。納米多孔膜具有納米級別的孔隙。孔隙率高、孔徑均勻、表面化學性質可控等優點使其在可控分子運輸的領域有著極大潛能。本文報道了一種基于多肽門納米孔膜設計的納米門控系統，該系統可以實現可控的分子轉運。本文將多肽引入到多孔膜中，通過肽的可逆構象的轉換來實現納米門控系統的開合。這種納米門控系統可用于藥物緩釋，也可作為一個可控的分子傳輸平臺來控制藥物遞送。

【成果簡介】

近日，中國科學院理化技術研究所、中國科學院大學江雷院士、聞利平研究員與延安大學張玉琦教授、中國科學院理化技術研究所Kong XiangYu（共同通訊作者）等人在可控的分子運輸方面取得進展。通過將肽鏈CGGC引入多孔生物膜中，利用肽鏈CGGC在二硫蘇糖醇（DTT）或氧氣作用下發生構型轉變來實現孔道的開合，從而構建了可控的分子運輸系統。此項研究成果以“Biomimetic Peptide-Gated Nanoporous Membrane for On-Demand Molecule Transport”為題發表在Angewandte Chemie International Edition上。

【圖文導讀】

圖1：二硫蘇糖醇（DTT）驅動肽鏈CGGC構型轉變的過程。

（a）二硫蘇糖醇（DTT）驅動肽鏈CGGC超形變示意圖；

（b）肽鏈CGGC形變前后結構；

（c）肽鏈CGGC形變前后圓二色光譜圖；

（d）CGGC形成的錐形通道的橫截面的掃描電鏡圖像；

（e）肽鏈CGGC形變前后底側和端側的SEM圖像及直徑分布，圖中標尺：500 nm（底側）和100 nm（端側）；

（f）肽鏈修飾前后的納米多孔膜的XPS能譜。

圖2：納米門控系統開合狀態電化學測試。

（a）納米門控系統隨時間變化的I-V曲線；

（b）納米門控系統的電流比（開合比）隨時間的變化；

（c）電壓1 V下納米門的典型閉合過程；

（d）DTT觸發的納米門控的動態可逆過程；

（e）電壓1 V時納米門控的可逆轉化過程。

圖3：分子運輸示意圖。

（a）分子運輸示意圖；

（b）分子輸運的時間-濃度曲線：SRD（磺化羅丹明染料）以恒定速率通過未改性納米多孔膜進行傳輸；

（c）分子輸運的時間-濃度曲線：SRD以不同的速率通過納米門進行傳輸；

（d）納米門系統的可控釋放過程：DTT激活可以改變納米門的狀態，使運輸速率由慢變快。

圖4：氧氣作用下肽鏈CGGC構象轉變。

（a-e）在不同氧濃度下的納米門控系統隨時間變化的I-V曲線；

（f） 在不同氧濃度下納米門控系統的電流比（開合比）隨時間的變化；

（g） 肽鏈構象氧氣作用下的轉換原理及對應的納米門控系統的開合狀態。

【小結】

本文基于納米多孔膜材料的修飾成功地設計了一種可控分子傳輸系統。在沒有DTT和氧氣調解時分子能按需緩釋。同時，該納米門控系統可通過DTT或氧氣的調節來控制分子傳輸速率。其原理是通過控制電解質溶液中肽鏈CGGC構象轉變從而控制分子傳輸通道的開合。利用這一策略，可對被傳輸分子的傳輸速率及分子量進行控制。這種高效且靈活的分子運輸平臺在藥物遞送上有著極大的優勢。

文獻鏈接：Biomimetic Peptide-Gated Nanoporous Membrane for On-Demand Molecule Transport（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201708695）

本文由材料人編輯部張雪豪編譯， 雪琰審核。

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