11月3日，中国科学技术大学化学与材料科学学院、中科院软物质化学重点实验室刘世勇教授课题组在国际学术期刊《自然-化学》(Nature Chemistry) 上发表了题为 “Digital micelles of encoded polymeric amphiphiles for direct sequence reading and ex vivo label-free quantification” 的研究论文。该工作报道了精准编码两亲性高分子的合成和在质谱测序，数码胶束构建以及复杂生物体系中无标记定量中的研究。

  定量研究聚合物纳米粒子的生物分布对于评估纳米药物诊疗效果及体内命运至关重要。常见的荧光和同位素标记技术主要依赖于化学修饰，而化学修饰后可能改变聚合物纳米粒子的理化性质进而影响其生物分布。同时，传统聚合物由于分子量的宽分布、链长不均一、序列不明确等固有特性导致无标记定量聚合物的获得极具挑战性，这一局限性直接影响聚合物纳米药物的临床转化。因此，发展聚合物纳米粒子的精确量化策略对于进一步推动纳米医学的设计和转化具有重要意义。

  经过充分的前期调研，研究人员设想如果聚合物能满足以下要求，则可用质谱实现聚合物的精准定量：1) 聚合物结构精确，具有适当的单一分子量，以避免丰富生物大分子的干扰；2) 易于识别，可实现聚合物序列直读和无标记定量；3)可有效离子化，在复杂的生物体系中具有高质谱检测灵敏度。

图 1. 精准编码两亲性聚合物的序列直读。

  此外，研究人员还发现这些新型精准编码两亲性聚合物可以自组装成不同形貌的数码胶束，其组装形貌受到聚合物主链序列的严格控制，这为探索纳米粒子在体内的命运提供了丰富的软物质纳米载体模型 (图2)。 

图3. 在器官和组织切片水平上对数码胶束进行识别和无标记定量。

  本工作为解决聚合物纳米粒子的生物分布定量问题提供了全新思路，且PEG dendron增强的MALDI定量和解码策略可以进一步用于多肽/蛋白质/DNA和其他天然/合成分子的测序及定量研究。当前，该课题组正在基于这一进展开展三方面的深入研究：1) 基于数码胶束无标记定量技术的蛋白质组学与蛋白冠主动精准调控；2) 基于数码油墨的无法反向破解的加密打印和信息安全存储；3) 基于该类单链选键化学和精准高分子材料化学创制单一组分极紫外光刻胶，这一设想已在中国科大微纳研究与制造中心的全力配合下获原理性验证。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-022-01076-y

作者简介

刘世勇，中国科学技术大学教授、化学与材料科学学院执行院长，中科院软物质化学重点实验室主任，中科院百人计划，“长江学者”特聘教授，国家杰青，“万人计划”领军人才。主要从事有机高分子和软物质功能体系的定制合成，有序聚集体微结构调控，以及性能研究。根据有机分子模块化构筑和超分子次价键协同原理，近年的研究兴趣重点聚焦精准高分子材料化学，开展精准序列可控合成高分子、单一分子量精准聚乙二醇(PEG)及其功能衍生物和药物制剂、分子探针与造影剂、纳米材料蛋白质冠主动精准调控、面向极紫外应用的单组份高性能光刻胶、远离平衡态自催化反应体系对L-构型氨基酸的动力学选择性(生命同手性起源难题)等相关基础和应用基础研究。在Nat. Chem., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Phys. Rev. Lett., Nat. Commun., Adv. Mater., CCS Chem.等国际刊物发表通讯/第一作者论文230余篇，总引用21,000余次（H指数82）。现担任美国化学会 Chem. Mater. (2018-)副主编, Chin. J. Polym. Sci. 副主编，以及其他17份国际国内期刊的(顾问)编委。以项目负责人身份(曾)承担基金委重大项目和重点项目，基金委创新研究群体、科技部国家重点研发计划变革性技术专项等。