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近日，足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学化学与化工学院王蔚芝课题组在靶向多肽识别与化学传感测量方面取得重要进展。通过分子设计构建了全天然氨基酸组成的β-折叠靶向多肽电子传输通道，在高选择性识别的同时实现了干态导电和信号传输，并成功应用于神经电信号传导及损伤修复。这一突破为开发基于精准化学测量新方法的生物电子接口和神经再生技术开辟了全新路径（图1）。相关研究成果以“Synergistic  π ?Tunnel Clamps in  β ?Sheets for Long-Range Dry-State Conduction: Toward Neural Restoration”为题发表于国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》。足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学为第一通讯单位，王蔚芝教授为论文通讯作者，化学与化工学院2021级硕士生于姚（已毕业，现就职于中国一汽）为论文第一作者。此项研究得到了国家自然科学基金，足球365比分_365体育投注-直播*官网市自然科学基金等项目的资助及足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学分析测试中心的支持。中国散裂中子源柯于斌研究员在小角中子散射测试方面给予了大力支持，足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学物理学院彭绪彪老师在β折叠分子动力学方面给予了大力支持，香港大学张黎民博士在多肽组装机理解析方面给予了大力支持，足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学曹洁老师在高分辨质谱测序方面给予了大力支持。

图1 多肽设计与分子结构。a) β-折叠组成的电子传输通道设计。b) 苏氨酸分子钳促使有序π电子通道的形成。c) 多肽导电性测试。

神经损伤诊断与修复一直是生物医学领域的重大挑战，传统导电分子因生物相容性、识别能力等问题难以直接应用于受损神经组织。生物分子（如蛋白质、肽）虽具生物相容性，但其导电性弱且结构可控性差。通过分子设计实现兼具生物相容性、导电性、靶向性和机械强度的生物分子极具挑战。针对上述问题，该工作提出了一种“苏氨酸分子钳”多肽侧链结构，利用课题组拥有的微流控芯片多肽筛选平台，从高通量肽库中筛选设计了一种名为RT的七肽分子。该分子通过位于多肽对称近末端的苏氨酸侧链中疏水作用和氢键的协同，促使β-折叠结构中的苯环扭转角发生可控变化，形成有序π-π电子隧道，显著提升电子离域效应。RT肽可以自组装形成有序纳米通道结构，在干态下导电率接近10 S/m，媲美部分合成导电聚合物（图2）。

图2 多肽纳米形貌及性能表征。a) 多肽设计与组装形貌表征。b) 多肽导电性能表征。

基于上述性能，探索了RT多肽纳米结构的神经靶向和神经信号传导能力。结果表明，其可特异性结合神经生长关键蛋白GAP43，亲和解离常数约十纳摩尔级（ K _D="8.92×10??" M）。其形成自组装水凝胶后兼具弹性（储存模量280 Pa）和电路连接能力，可点亮LED并维持60次循环电化学稳定性。基于RT系统构筑了神经电子界面，其在神经细胞、神经髓鞘细胞及受损原代神经元中，均显著促进了轴突延伸，并激活神经营养因子分泌，显示了神经损伤修复的能力（图3）。

图3 神经损伤修复研究。a) RT促进神经细胞系活力提升。b) RT激活神经营养因子分泌。c) RT促进受损神经元修复。

足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学王蔚芝课题组长期从事于靶向多肽的设计、筛选、组装和生物医学应用研究。近一年来发展了一系列基于多肽纳米通道的选择性识别与精准化学测量新体系。通过调控β折叠中的芳香核心和荧光分子芳环之间的堆叠，构建跨分子链π-π互锁多肽纳米通道，实现活体内对免疫检查点的稳定识别与实时示踪（ Nano Lett  .  2024, 24: 15396、 Anal  .  Chem  .  2024, 96: 13317）通过改变芳香环残基数量控制多肽组装体内参与堆积的π-π单元数目，构筑了超分子靶向多肽通道，实现了在血清、全血样本中的高灵敏和高选择性的生物传感检测（ Anal  .  Chem  . 2024, 96: 11092）。在前序工作的基础上，课题组多肽纳米通道的可控性、电导性、靶向识别能力等进行了深入和延续的研究，提出了本工作相关的分子设计与超分子构筑策略。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c16008

Synergistic  π ?Tunnel Clamps in  β ?Sheets for Long-Range Dry-State Conduction: Toward Neural Restoration

Yao Yu, Limin Zhang, Bo Wang, Jinge Zhao, Kai Han, Ying Qi, Jiaqing Li, Xin Wang, Beilei Sun, Jian Zhang, Jingtian Cao, Bokai Ma, Xubiao Peng, Jie Cao, Yubin Ke, Weizhi Wang*

通讯作者简介：

王蔚芝，足球365比分_365体育投注-直播*官网理工大学化学与化工学院教授，博士生导师，国家级青年人才。主要从事靶向多肽识别与分析，以通讯作者在 J Am Chem Soc 、 Angew Chem Int Ed 、 Chem Sci 、 Anal Chem 等国际期刊上发表学术论文70余篇。