北京化工大学汤华燊教授和冯岸超副教授课题组：末端碱基官能化的两亲性聚合物的制备、自组装以及碱基配对的行为研究
生物大分子的结构与性质研究一直是国际上最活跃的课题之一，特别是近年来分子生物学的兴起给人们在分子水平上研究功能性生物分子展示了广阔的前景。碱基对是构建形成DNA、RNA单体以及编码遗传信息的基本单元，DNA是储存、复制和传递遗传信息的物质基础，而碱基作为“功能单元”，在许多生物功能中都发挥承载信息和特征识别的作用。科学家们对于碱基互补在分子识别和大分子设计上的兴趣激发了他们在众多领域的新探索。新型含有碱基对的高分子衍生物在基因治疗、超分子构筑以及模板聚合等领域有重要研究价值。
最近，北京化工大学汤华燊教授和冯岸超副教授课题组在传统的高分子聚合物上引入了碱基基团，通过RAFT活性聚合方法合成含有碱基对的两亲性高分子嵌段聚合物，使其在水中自组装形成胶束的过程中同时进行碱基配对，而且这种碱基相互作用力在一定条件下能被破坏。该工作被选为当期的封面文章被重点推荐。
图一，当期杂志封面（末端碱基功能化的两亲性聚合物的组织装与分子识别）
他们首先用化学方法改性传统碱基，将具有反应活性的羟基接在碱基上，然后与RAFT试剂DTTCP发生酯化反应，合成含有碱基的RAFT试剂，用其引发OEGMA和BMA单体聚合得到四种不同的两亲性嵌段共聚物。之后用这四种不同的两亲性嵌段共聚在pH值为7.5的PBS缓冲液中进行自组装，然后在体系中加入相应的另一碱基小分子与组装形成的胶束进行碱基配对。
图二，四种末端碱基官能化两亲性聚合物的制备过程
该团队用核磁等表征手段发现了当碱基官能团修饰在亲水链段末端时，碱基胶束与体系中自由分散的对应碱基可以发生氢键相互作用。而当碱基官能团修饰在疏水链段末端时，由于此时碱基官能团大多包裹在胶束的内部，体系中存在的自由分散的与之对应的碱基无法突破层层胶束的阻碍，所以此时没有碱基配对行为，也就没有分子识别。
除此之外，该团队还发现随着温度的增加，已经发生碱基配对行为的胶束中的氢键可以被破坏掉，在胶束上配对连接的碱基可以再次被释放出来，这为药物释放、基因治疗等发面的研究提供了新思路。
图三，不同温度下碱基核磁特征峰的位移
以上相关成果发表在Polymer Chemtry (Poly. Chem, 2018, 9, 5086–5094 )上。论文的第一作者是北京化工大学材料科学与工程系的王牧博士，通讯作者为汤华燊教授和冯岸超副教授。
论文链接：
http://dx.doi.org/10.1039/C8PY01201F
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