作为高分子化学与超分子化学的交叉研究方向,超分子聚合物集二者优势于一身,表现出独特的理化性质及丰富的功能性。近年来,基于超分子主客体作用,多种具有特定构象和功能的超分子聚合物被巧妙设计并广泛报道。得益于非共价键的可控与可逆等性质,利用超分子化学识别或组装离子/分子,赋予超分子聚合物许多独特而实用的性质,例如:模块化、功能化、可逆自组装和刺激响应性等,以更多新奇的功能开创更广的应用空间。
葫芦脲(CB[n], n = 5–8, 10, 13–15),是水溶性大环主体的重要家族,其优异的生物相容性以及对多种生物相关分子的特异结合性,使得葫芦脲在生物医药领域中获得了广泛关注。例如,CB[6] 空腔可与烷基胺化合物紧密结合,如精胺和亚精胺(结合力:Ka >109 M-1);CB[7]可与二茂铁甲基铵和金刚烷胺形成稳定的 1:1主客体复合物,具有非常高的结合亲和力 (Ka >1012 M-1);CB[8]由于空腔较大,能形成稳定的1:2主客体复合物,例如同时结合甲基紫精与蒽分子,可作为连接单元以构筑超分子共聚物。近年来,基于葫芦脲所构筑的超分子聚合物,作为高分子化学、超分子化学与生物学的桥梁,通过巧妙结合高分子的聚合物特性与超分子的非共价键特征,通过调控亲疏水平衡,利用自下而上的策略构筑各种纳米结构,用于生物成像、药物递送、组织工程等等。因此,综述葫芦脲聚合物在生物领域的多种应用意义重大。
图1. 非共价及共价葫芦脲聚合物及其生物医药领域的应用。
本文突出了葫芦脲在超分子及高分子学科交叉领域中重要而独特的作用,总结超分子策略指导下的新型生物功能材料在多个生物领域的潜在应用,包括分子增溶减毒、细胞器调控及诊疗系统的构筑等。同时以小见大,展望超分子化学,尤其是非共价可控可逆的主客体作用,在各个交叉学科中的应用前景,促进超分子化学跨学科蓬勃发展。
原文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202206763
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