超分子化学和动态共价化学是当前化学领域中的两个研究热点。与超分子化学的弱相互作用相比，以席夫碱（亚胺键）为代表的动态共价化学键结合了非共价键的可逆性以及共价键的高稳定性，在有效增强超分子组装体稳定性的同时，赋予其前所未有的新性能。动态共价化学与超分子化学相结合已发展成为分子组装的重要方法。 

　　在国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和化学所的大力支持下，化学所胶体、界面与化学热力学院重点实验室李峻柏课题组创新性地将动态共价席夫碱化学与肽的超分子化学相结合，用于介导以二肽FF（二苯丙氨酸）及其衍生物为代表的寡肽分子的可控组装，取得了系列重要进展。 

　　通常FF及其衍生物的组装是通过氢键、疏水和π-π作用来实现。通过多种物理（电场，磁场，温度，超声）和化学（pH，溶剂法）手段，可以精准操控FF的自组装路径，得到了微纳米管、棒、纤维、凝胶等特定结构的肽材料（Nat. Rev. Chem. 2019, 3, 567; Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 4387; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 11932; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 20582; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 2099; Matter, 2022, 5, 3643; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202214184）。然而，弱相互作用组装的肽基微纳米结构的稳定性较差，很大程度限制了肽基材料的应用。该课题组提出通过戊二醛与FF或其阳离子衍生物之间的席夫碱反应介导肽分子的组装，获得了稳定性优异的肽纳米球（Adv. Healthcare Mater. 2017, 6, 1601198）。研究发现，共价交联过程中形成的席夫碱不仅赋予了肽纳米球自荧光的性质（Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 1193），还可以通过简单控制反应时间（即交联度）灵活调控肽纳米球的荧光发射，获得多色荧光信号（ChemBioChem, 2019, 20, 555）。 

　　动态席夫碱化学与超分子化学相结合的策略介导FF组装，丰富了FF基组装体形貌和性能的多样化，拓展了二肽组装体的应用。在FF的甲苯凝胶中引入戊二醛，获得了单轴取向的晶体板（Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11186）。这样的晶体板展现出优越的柔韧性以及特殊的光波导性质（Adv. Opt. Mater. 2015, 3, 194; ACS Nano, 2015, 9, 2689; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11072; ACS Nano, 2022, 16, 10372）。 

　　受天然金属酶中金属活性中心和肽支架的启发，该课题组首次尝试将席夫碱介导的二肽纳米球与金属Cu²⁺进行配位组装。研究发现，获得的组装体具有优于天然漆酶的催化活性与稳定性，并且展现出离子响应的可逆“开关”性（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 18960）。 

　　最近，课题组应Angew. Chem. Int. Ed.主编邀请撰写综述，系统总结了他们发展的动态席夫碱化学与超分子化学相结合的策略，以及席夫碱介导二肽组装的原创和系统性研究成果，并展望了这一新兴策略的机遇和前景（Angew. Chem. Int. Ed.2022, 61, e202207752）。 

席夫碱介导的二肽基微纳米组装体

胶体、界面与化学热力学院重点实验室

2023年2月3日