“可控自组装体系及其功能化”重大研究计划取(4)

(4) 在基元设计与方法调控的基础上，实现了从手性小分子、超分子一直到纳米材料等多级次的可控自组装过程。刘鸣华课题组合成了以组氨酸为头基的Bola型分子，通过控制其头基的电性状态，成功制备了长度达到数百微米甚至毫米级的自组装纳米管结构，并进一步通过类似于缫丝的方法，将溶液中分散的自组装纳米管仿成丝。该自组装纳米管丝具有优良的力学性能，其拉伸强度可以媲美常见的商品化高分子材料，如聚苯乙烯、ABS合成树脂等16。

(5) 王训课题组首次提出了亚纳米尺度材料的概念，成功合成了直径在亚纳米尺度(sub-1 nm)、长度在微米量级的GdOOH纳米线17。基于该无机纳米线与直线型高分子相似的维度特征，他们利用高分子材料加工中广为使用的电纺丝技术组装加工了GdOOH纳米线，成功调控了其组装过程，在不添加任何高分子辅助剂的条件下，电纺出了表面光滑、直径均匀可控的纤维材料，为无机纳米组装材料的实际应用带来新的契机。

2.3 实现组装体多功能集成和精准调控

实现特异性的功能是自组装研究的重要驱动力，也是自组装项目的目标之一。对于不同的实际生产需求，如催化、能源以及光电等，多级次的自组装体系因其灵活的可设计性与可控性，在众多领域都获得了普遍的关注并实现了重大的突破。

(1) 受自然界光合作用系统结构和功能的启发，吴骊珠课题组通过组装基元和组装方式的设计，模拟光合作用中心高度有序的结构和精确介导的作用机制，率先利用可控分子组装增强电子、质子和能量迁移，在国际上率先突破了铁氢化酶模拟配合物稳定性差、催化效率低的瓶颈，实现了太阳光驱动铁氢化酶模拟物的水相高效产氢；通过模拟光合作用系统PSI氢化酶的工作环境，形成结构和功能集成的完美系统，再现了自然界氢化酶的高效产氢；通过可控组装实现了高效、快速、持续的电子注入，原位制备了多个高效、稳定、廉价的人工光合产氢体系，将国际上最高产氢催化转换数TON提升到1600万18，创造了产氢催化转换数的世界纪录，大幅提升人工光合作用的性能。

(2) 唐智勇课题组及其合作者提出用MOFs作为选择性加氢反应的调控器，巧妙地设计和精准构筑了自组装三明治结构MIL-101@Pt@MIL-101催化剂。相对于单一铂纳米粒子和负载型催化剂，三明治结构催化剂可以显著提高肉桂醇的选择性(～95.6%)，同时可实现底物肉桂醛的高转化率(～99.8%)，而且也展现了很好的催化稳定性19。

(3) 王江云课题组结合密码子扩展方法编码组装得到的光敏蛋白质，能够成功模拟天然光合作用系统吸收光能，催化二氧化碳还原的功能。通过在荧光蛋白中插入含二苯甲酮基团的非天然氨基酸，对荧光蛋白的发色团进行改性，优化荧光蛋白光化学性质，并延长其受激发后所生成的还原性中间态的寿命，降低了其还原电势。在获得该光敏蛋白后，他们进一步应用自组装方法在PSP蛋白表面特定位点装配了一种小分子CO2电化学还原催化剂三联吡啶镍配合物。这种杂合蛋白质具有在光照条件下还原二氧化碳生成一氧化碳的活性，光量子产率为2.6%，高于大部分已报道的CO2仿生光还原催化剂，为应用自组装方法构建光驱动二氧化碳还原催化体系提供了新思路20。

(4) 丁宝全课题组及其合作者在药物递送方面，首次将自组装的分子机器用于哺乳动物的活体治疗，根据肿瘤新生血管的病理生理特性，设计了可控开启的自组装DNA分子机器作为运载系统。该系统可组装运载凝血酶，能在肿瘤血管-血液界面发生特异性相互作用，其共组装的核酸适配体序列识别肿瘤内皮表面特异性抗原核仁素后，造成结构的响应性形变开启，暴露凝血酶从而实现肿瘤血管部位的原位凝血效果。活体实验表明，装载凝血酶的分子机器在黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌及原发性肺癌的小鼠体系都实现了良好的抗肿瘤效果，并且在治疗使用剂量下没有引起免疫反应或造成健康脏器的血栓，是一种安全有效的抗肿瘤体系21。

(5) 颜德岳课题组提出了构建两亲性“药-药缀合物”纳米自输送系统的新思想22。利用生物可降解的酯键将亲水性抗肿瘤药物伊立替康(Ir)和疏水性抗肿瘤药物苯丁酸氮芥(Cb)偶联形成两亲性药-药缀合物(Ir-Cb ADDC)，Ir-Cb ADDC在水中能自组装形成纳米粒子。与游离的小分子抗肿瘤药物(Ir或Cb)相比，Ir-Cb ADDC纳米粒子具有较长的血液循环时间，更容易被细胞摄入，可通过EPR效应实现在肿瘤病灶部位富集。

(6) 张希课题组和王树课题组合作，提出了一种“超分子化疗”的新策略，通过控制细胞毒性隐藏与重现，改善了模型抗癌分子的药效，以解决常见药物溶解性差、毒副作用大等问题23,24。王树课题组及其合作者针对肿瘤自身特殊的结构特征提出了肿瘤微环境响应的药物分子细胞内原位组装的超分子化疗新思路。他们设计、合成了一种新型共价连接π共轭寡聚分子与巯基的紫杉醇体系，通过细胞内选择性的原位自组装技术提高了紫杉醇疗效，降低毒性并克服了耐药性，获得了较好的抗癌效果。

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0122/375.html