光触发肽纳米结构解组装：基于蒽[4+4]环加成反应的预组织依赖性动力学研究

这篇研究报道了两种含蒽基团的两亲性短肽（Ant-GISVK和Ant-GISVKAE）通过pH调控形成二维片层或扭曲带状纳米结构，并利用365 nm光照触发蒽基团的[4+4]双分子环加成反应实现可控解组装。研究发现光解组装动力学与肽链预组织程度密切相关，通过紫外光谱（UV-vis）、圆二色谱（CD）和透射电镜（TEM）证实了分子排列对光化学反应效率的决定性作用，为光响应型生物材料设计提供了新思路。

　　

引言

超分子肽纳米结构作为多功能生物材料在生物医学领域展现出巨大潜力，但其可控解组装机制研究仍存空白。传统β-折叠结构依赖氢键、π-π堆积和疏水作用形成的热力学稳定性，使得解组装面临高能垒挑战。本研究设计两种含光响应蒽基团和pH敏感赖氨酸（K）/谷氨酸（E）的两亲性短肽，通过分子预组织差异实现结构依赖性光解组装。

结果与讨论

分子设计与组装

肽Ant-GISVK（1）和Ant-GISVKAE（2）在pH 7.8和11条件下呈现不同电荷状态：1在pH 7.8形成边缘不规则的二维片层，pH 11时因羧基去质子化静电排斥转为无序聚集体；2因额外谷氨酸残基在两种pH下均形成扭曲单带结构。圆二色谱（CD）显示2的蒽基团在261 nm处呈现负科顿效应，表明其紧密排列的手性环境，而1的蒽基团无耦合现象。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和Proteostat荧光检测证实1的片层结构具有更高β-折叠有序度（1625 cm^-1特征峰）。

光反应动力学

在非组装状态（50% DMSO），两种肽的蒽单体在5分钟内消耗>90%。组装状态下（5% DMSO），1因分子排列限制导致光反应减缓（10分钟后剩余16%单体），而2因蒽基团预组织优势在1分钟内完成90%转化。¹H-NMR检测到5.8 ppm桥质子信号，证实头-尾构型[4+4]二聚体形成，但高浓度下伴随9,10-蒽醌副产物。

结构响应差异

光照10分钟后，1的片层结构解组为无序聚集体，而2的带状结构完全溶解。CD信号消失和Proteostat荧光强度降低验证了二级结构破坏。值得注意的是，2在1/99 DMSO/CHCl₃中因溶剂效应保持光照稳定性，凸显疏水/亲水平衡对解组装的关键作用。

实验方法

肽段通过Fmoc固相合成法在Wang树脂上构建，PyBOP/DIPEA介导蒽甲酸偶联。TEM样品经4%醋酸铀负染，UV-vis监测365 nm处吸光度变化定量反应进程。

结论

该工作通过精确调控肽链电荷状态和蒽基团空间排列，实现了纳米结构特异性光解组装，揭示了双分子光化学反应与超分子预组织的协同机制，为开发时空可控的生物材料提供了新范式。