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JACS | 林志强课题组开发配体触发拓扑结构可切换的生物活性大分子

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在血流冲刷等复杂生理条件下,靶向治疗分子与靶点的识别通常是短暂的。即使二者通过配体-受体作用识别病灶界面,也往往难以在疾病局部持续停留。因此,如何将瞬时分子识别转化为稳定界面功能,是超分子药物化学领域的重要挑战。

有鉴于此,51直播-51直播网 林志强研究员在《美国化学会志》Journal of the American Chemical Society (JACS) 发表题为:“Ligand-Triggered Topology Switching Converts Transient Recognition into Durable Nanofibrillar Anchoring”的研究论文。该工作提出了一种配体触发的拓扑切换(topology switching)策略,构建了一种生物活性大分子纳米颗粒,在病灶部位界面识别作用下转变为纳米纤维网络,从而实现动态环境下的大分子的稳定局部锚定,大大增强其抗血栓效果。



本文要点:

1. 配体触发的拓扑切换策略;研究中构建了一种模块化两亲性超分子体系 TRNO,其主要由三部分组成:KLVFF β-sheet 组装基元;RGD 靶向配体;PEG 化脂质 NO 前体,其中,KLVFF 提供纤维化驱动力,PEG 结构用于维持体系在循环中的动力学亚稳态,而 RGD 则负责识别血栓界面富集的 integrin 受体。研究发现,该体系在正常状态下以离散纳米球形式存在;而当其接触 integrin 后,局部配体-受体作用能够触发组装重排,进一步促进 β-sheet 堆积,使体系逐渐由纳米粒子转变为缠结型纳米纤维网络。

2. 从“短暂识别”到“稳定滞留”;传统靶向体系的一个核心问题在于,即使能够识别病灶,也容易在流体环境中被快速冲走。该工作提出,拓扑切换本身可以作为一种“滞留放大机制”。在形成纳米纤维网络后,体系由原本的 mobile state 转变为 adhesive state,从而显著增强界面附着能力。动态冲刷实验表明,转变后的纤维结构在持续剪切力条件下仍能够维持较高局部保留。在 FeCl3 诱导的股动脉血栓模型中,TRNO 组表现出更高水平的病灶富集以及更快的血流恢复。LSCI 与超声结果显示,该体系能够有效改善局部再通效率,并维持较稳定的血流状态。



研究意义

该工作提出了一种基于“识别—拓扑切换—局部激活”的超分子设计策略。与传统依赖 pH、酶或氧化还原环境响应的体系不同,该策略利用病灶界面的特异性识别事件,在局部触发结构转变,从而实现动态环境下的稳定界面功能。该研究表明,超分子体系的拓扑状态不仅影响材料结构,也决定了生物活性能够在何处、以何种方式真正发生。这一工作为动态生理环境中的精准递送、界面治疗以及自适应生物材料设计提供了新的思路。

51直播-51直播网 博士研究生廖峻和北京大学第一医院李娜娜医师为该论文共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金、及中国博士后科学基金等资助。

参考文献

Liao et al. Ligand-Triggered Topology Switching Converts Transient Recognition into Durable Nanofibrillar Anchoring. Journal of the American Chemical Society. 2026

原文链接

//doi.org/10.1021/jacs.6c06778