具有精準(zhǔn)鏈長、序列和末端功能基團(tuán)的高分子代表了聚合物領(lǐng)域的尖端技術(shù)，精準(zhǔn)聚合物（SDP）的開發(fā)也被稱為高分子科學(xué)中的“圣杯”。對SDP序列的絕對控制允許自下而上設(shè)計(jì)具有分層微結(jié)構(gòu)和特定功能的聚合物。隨著合成技術(shù)向精準(zhǔn)化方向發(fā)展，解碼SDP序列并構(gòu)建其他合成材料不可替代的高級功能顯得尤為重要。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉世勇教授和蘇州大學(xué)張正彪教授合作，綜述了SDP測序技術(shù)的最新進(jìn)展以及其在前沿生物學(xué)研究中的新應(yīng)用。對測序技術(shù)的討論從經(jīng)典生物大分子(蛋白質(zhì)和DNA)的測序出發(fā)，擴(kuò)展到SDP的測序，主要包含串聯(lián)質(zhì)譜法，化學(xué)輔助的一級質(zhì)譜法，混合物測序以及核磁波譜法，圓二色譜和納米孔測序等非破壞性的測序方法。此外進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了SDP的前沿生物學(xué)應(yīng)用，特別是在尚未廣泛探索的新興領(lǐng)域。該部分討論的主題包含SDP用于生物學(xué)示蹤、基因遞送、SDP與核酸結(jié)合的雜化材料的構(gòu)建與利用、蛋白質(zhì)的識別與調(diào)控以及手性對生物學(xué)功能的影響。
此外，文中還對SDP的未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。對于測序來說，進(jìn)一步擴(kuò)展弱鍵庫是至關(guān)重要的，這些弱鍵可以方便地合并到SDPs中，用于直接序列解碼。除了化學(xué)輔助的測序外，利用熱分解，超聲，高能射線（如γ射線）等誘導(dǎo)SDP斷裂也能輔助開發(fā)新的測序方法。通過聚合物主鏈的合理設(shè)計(jì)，其他非破壞性的測序手段如紫外或者熒光也受到越來越多的關(guān)注。同時(shí)，對具有相同摩爾質(zhì)量但序列不同的SDP混合物進(jìn)行測序既具有挑戰(zhàn)性又具有吸引力。由于SDP混合物的數(shù)量和比例可以有意地調(diào)整，因此可以得到大量不同的一級質(zhì)譜和串聯(lián)質(zhì)譜模式，以提高數(shù)據(jù)存儲和信息加密的安全性。此外，對合理設(shè)計(jì)的精確聚烯烴模型分子的質(zhì)譜測序可能會為長期爭論的微生物或蠕蟲是否可以生物降解聚烯烴，如聚乙烯和聚丙烯提堅(jiān)實(shí)的證據(jù)。長期以來，由于缺乏可靠的表征技術(shù)和精確的分子模型，這一爭論一直沒有得到解決，這一問題的澄清可能為白色污染的全球問題提供一個(gè)新的視角。 SDP的應(yīng)用是推動SDP發(fā)展的落腳點(diǎn)。特別是，SDP與生物學(xué)研究的結(jié)合具有廣泛的應(yīng)用前景。通過對精準(zhǔn)兩親分子的合理定制和精確調(diào)控，可定制特定形態(tài)或獨(dú)特表面的納米結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)特定的生物應(yīng)用，包括器官靶向、延長血液循環(huán)時(shí)間和增強(qiáng)腫瘤富集等?？紤]到聚乙二醇（PEG）化策略在納米醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用，基于PEG的親水SDP可以作為研究分子量和分子量分布對生物功能影響的理想分子模型，特別是與抗PEG抗體相關(guān)的分子模型。除了生物用途之外，SDP還顯示出其有前景的應(yīng)用，包括但不限于分子水平識別、催化、標(biāo)簽/跟蹤、信息存儲/傳輸/加密，用于結(jié)構(gòu)/性質(zhì)研究的精美模型，和半導(dǎo)體中超小納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑（< 5納米）。 論文信息 Precision Sequence-Defined Polymers: From Sequencing to Biological Functions Dr. Qiangqiang Shi, Prof.?Dr. Zhengbiao Zhang, Prof.?Dr. Shiyong Liu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202313370
