综述：N-羧基环内酸酐开环聚合：通往多肽、类肽及功能材料的高效途径

（编辑推荐）本综述系统总结了N-羧基环内酸酐（NCA）开环聚合（ROP）技术的最新进展，涵盖单体合成、共聚体系设计、分子自组装机制及功能应用。作者团队深入探讨了NCA和NNCA（N-取代α-氨基酸N-羧基环内酸酐）的聚合策略，揭示了多肽材料在生物医学（如药物递送、组织工程）和新兴技术（圆偏振发光CPL、信息存储）领域的突破性应用，为下一代功能材料开发提供了路线图。

　　

合成与NCA/NNCA的开环聚合

α-氨基酸N-羧基环内酸酐（NCA）及其衍生物NNCA是合成多肽和类肽的关键单体，主要通过Leuchs法、Fuchs-Farthing法及其改进方法制备。传统Leuchs法收率仅30%-50%，而优化后的Fuchs-Farthing法显著提升了效率。这些环状单体通过开环聚合（ROP）可高效构建高分子量、窄分散度（?）的多肽链，且能精确控制序列结构。近年来，NCA类似物如NTAs（硫代衍生物）的引入进一步拓展了单体库，为功能化多肽设计奠定基础。

NCA/NNCA的开环共聚

均聚多肽因结构单一性限制应用，而共聚系统通过整合不同单体单元实现功能定制。研究表明，NCA与NNCA的共聚兼容性可通过引发剂设计和反应条件优化调控，例如采用“一锅一步”策略简化嵌段共聚物合成。这种灵活性使得多肽材料兼具生物相容性和特殊功能（如荧光、导电性），在药物载体和智能材料领域展现巨大潜力。

NCA衍生多肽的自组装

多肽自组装依赖非共价相互作用（氢键、疏水作用等），可形成纳米纤维、囊泡等精确结构。溶剂极性、pH值和分子间作用力是调控形貌的关键因素。例如，两亲性多肽在选择性溶剂中自发形成胶束，而β-折叠构象多肽易构建纤维网络。这些机制为制备靶向递送系统和生物传感器提供了新思路。

NCA衍生多肽的应用

1. 1.

   圆偏振发光（CPL）材料：手性多肽通过能量转移效应增强CPL性能，可用于光学防伪和3D显示。

2. 2.

   信息存储：多肽序列的可编程性使其成为高密度信息编码载体。

3. 3.

   多肽电池：导电多肽作为电极材料，兼具生物降解性和高离子传输效率。

4. 4.

   生物医学：在肿瘤靶向治疗中，pH响应型多肽胶束可实现药物控释；而仿生多肽支架显著促进组织再生。

结论与展望

尽管NCA聚合技术已取得显著进展，但大规模生产中的单体纯化、聚合可控性仍是挑战。未来研究需开发更环保的合成路线，并探索多肽在能源转换、环境修复等非生物领域的应用。通过跨学科合作，这一“古老而年轻”的材料体系有望迎来新一轮突破。