维度网讯，南非布隆方丹自由州大学（University of the Free State）的Vladimir A. Azov团队通过重新设计氨基酸，赋予肽水凝胶荧光、氧化还原响应等新功能，为药物输送和生物电子等领域提供新的材料思路。

基于肽的水凝胶在生物材料领域具备应用前景，但其功能多样性长期受限。Azov团队从氨基酸的化学改造入手，利用霍夫曼重排反应，以苯基碘(III)二乙酸酯为试剂，将天然氨基酸如天冬酰胺和谷氨酰胺转化为赖氨酸的“微型版本”。随后，研究人员用具备特定功能的化学基团对这些定制氨基酸进行修饰：包括能发出橙色荧光并传输电子的萘醌、在紫外线下发出蓝色荧光的萘酰亚胺、可作为微型电子开关的四硫富瓦烯，以及在药物华法林中已得到应用的香豆素。

基于这些设计型氨基酸，团队改造了已知水凝胶肽序列H-FQFQFK-NH₂。该序列此前已被证实可在三天内缓慢释放吗啡。研究人员用自定义氨基酸替换其中的苯丙氨酸残基，最终制造出超过十五种新的肽序列。测试结果显示，部分序列形成了可在显微镜下追踪的荧光凝胶；另一些则生成具有氧化还原敏感行为的橙色凝胶；还有的引入了可发生可逆氧化的四硫富瓦烯单元，暗示其未来在生物电子器件中的应用潜力。测试证实，这些凝胶由β-折叠结构维系。研究明确了结构与功能之间的因果关系：改变氨基酸即改变肽，进而赋予凝胶新的特性。

部分氨基酸替换效果显著，但也暴露了一些弱点，例如在合成条件下裂解的邻苯二甲酰亚胺残基。这些失败案例同样为研究人员提供了关于哪些化学设计更具稳定性的经验。该研究的创新之处在于直接合成具备集成电子和光学功能的氨基酸，并将其直接融入肽链中。研究人员并非在凝胶制成后再进行修饰，而是从材料的最基本层面构建功能性。这一方法可能对药物输送、组织工程和生物电子学产生广泛影响。

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