聚类肽高分子材料及其结构与性能的研究

孙静; 李志波

doi:10.11777/j.issn1000-3304.2018.17220

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聚类肽高分子材料及其结构与性能的研究

专论 | 更新时间：2021-01-26

- 聚类肽高分子材料及其结构与性能的研究
- Studies on Polypeptoid and Its Structure-Property Relationship
- 高分子学报 2018年第1期页码：1-8
- 作者机构：
  
  山东省高等学校生物基高分子材料重点实验室青岛科技大学高分子科学与工程学院青岛 266042
- 作者简介：
  
  [ "孙静, 女, 1980年出生.2009年于中国科学院长春应用化学研究所获博士学位, 并于同年获德国洪堡奖学金.从2009年开始先后在德国马普胶体界面所以及美国劳伦斯伯克利国家实验室从事博士后研究工作.2014~2015年任职美国劳伦斯-伯克利国家实验室项目科学家.2015年6月至今任青岛科技大学高分子科学与工程学院教授.国家优秀青年科学基金获得者(2017年).主要研究方向为刺激响应性聚肽、聚类肽高分子材料的设计合成、结构与性能研究, 以及在智能水凝胶、抗菌材料等生物医学方面的应用" ]
  [ "李志波, 男, 1974年出生.1998年和2001年于中国科学技术大学高分子科学与工程系分别获得学士学位和硕士学位; 2006年美国明尼苏达大学化学系获博士学位.2006~2008年, 美国加利福尼亚大学洛杉矶分校生物工程系博士后; 2008年8月全职回国于中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室工作, 任研究员、博士生导师; 2014年12月至今任青岛科技大学高分子科学与工程学院教授.国家杰出青年基金获得者(2012年).主要从事可降解高分子材料的设计、合成与结构表征研究, 致力于发展新的合成聚合方法和催化剂, 制备高性能、高附加值的功能高分子新材料" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51503115);国家自然科学基金(21674054)
- DOI：10.11777/j.issn1000-3304.2018.17220
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2018-1-20，
  
  收稿日期：2017-8-6，
  
  修回日期：2017-8-29，
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孙静, 李志波. 聚类肽高分子材料及其结构与性能的研究[J]. 高分子学报, 2018,(1):1-8.

Sun Jing, Li Zhi-bo. Studies on Polypeptoid and Its Structure-Property Relationship[J]. Acta Polymerica Sinica, 2018,(1):1-8.
孙静, 李志波. 聚类肽高分子材料及其结构与性能的研究[J]. 高分子学报, 2018,(1):1-8. DOI： 10.11777/j.issn1000-3304.2018.17220.

Sun Jing, Li Zhi-bo. Studies on Polypeptoid and Its Structure-Property Relationship[J]. Acta Polymerica Sinica, 2018,(1):1-8. DOI： 10.11777/j.issn1000-3304.2018.17220.

摘要

聚类肽又称为氮取代聚甘氨酸（

-聚甘氨酸），是一类具有优良生物相容性以及生物活性的可降解高分子材料.由于酰胺键的活泼氢被取代，聚类肽主链结构中消除了聚肽固有的多重氢键相互作用，其主链柔性较好，聚合物性质主要由侧链基团的种类及其物理化学性质决定.基于这种链结构特征，可以通过设计不同的侧基结构，有效地调节聚类肽高分子的热力学性能、降解性能和自组装行为等物理化学性质.合成聚类肽的方法主要有2种——开环聚合和固相合成.本文主要介绍了聚类肽高分子的本体与溶液自组装行为，系统阐明了如何通过调控聚类肽高分子的侧链结构，研究链结构与自组装行为之间的相互关系，进一步构筑具有独特相分离行为以及自组装结构的新型生物高分子，同时探讨了这些材料在生物医用和能源等领域的潜在应用.

Abstract

Polypeptoids

also referred as poly(

-substituted glycines)

are an emerging class of bioinspired polymers with excellent biocompatibility and potent biological activities. The polypeptoid has identical backbone compared to that of the polypeptide. Unlike the polypeptide

the side chain of the polypeptoid is covalently attached to the amide nitrogen instead of

-carbon in the main chain. It thus removes inter-and intra-chain hydrogen bonding in the backbone and also eliminates the main chain chirality

which results in substantial backbone flexibility. This allows for good solubility in many common solvents and accessible thermal processibility. In addition

the properties of polypeptoids are dominated by the side chain identity and physical-chemical properties

which enables the polypeptoids highly designable. By careful engineering and design of the side-chain structure

the secondary conformation

thermal property and degradability of the polypeptoids can be finely tuned. All these advantages make polypeptoids promising candidates for potential applications in nanoscience and biomedicine. The polypeptoid can be prepared by two distinct synthetic techniques that offer access to two material sub-classes. A two-step submonomer synthetic method that excludes main chain protecting groups has been developed based on the solid-phase peptide synthesis (SPPS). This approach enables precision structural control and near absolute monodispersity of the polymers. A classical polymerization approach can achieve high molecular weight of the polypeptoids. The combination of solid-phase synthesis with polymerization technique offers great opportunities to tailor structural design and to systematically investigate the relationship between structure and property of the polymers. It enables the preparation of next generation of bio-inspired polymeric materials with advanced functional properties. In this article

we discuss recent developments of the microphase separation and self-assembling behavior of the polypeptoids. We focus on the approach to systematically study the relationship of chemical structure and self-assembly behavior by finely tuning the side-chain structure of the polypeptoids

and to further obtain the novel biopolymers with extraordinary microphase separation behavior and self-assembling nanostructures. The potential applications in biomedicine and energy storage are also discussed.

关键词

聚类肽固相合成开环聚合自组装

Keywords

PolypeptoidSolid-phase synthesisRing-opening polymerizationSelf-assembly

references

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