​《大分子》具有刺激响应行为的合成多肽-PolyHIPE 水凝胶的制备

基于 l-谷氨酸 (Glu) 的可生物降解的大孔刺激响应多肽水凝胶和其与等摩尔量的 l-苯丙氨酸 (Phe) 或 l-赖氨酸 (Lys) 的共聚物是通过在酸性条件下对相应的有机凝胶进行脱保护来制备的。以l-胱氨酸的di-NCA衍生物为交联剂，在油包油高内相乳液(HIPEs)中，通过相应α-氨基酸的N-羧酸酐(NCA)衍生物开环聚合合成有机凝胶。有机凝胶表现出典型的相互连接的多孔 polyHIPE 形态，在去除 Glu 和 Lys 重复单元的保护基团后，它完全保留在水凝胶中。

在具有不同 pH 值的缓冲溶液中研究了所得水凝胶的 pH 依赖性行为和机械性能。在 pH 值 7.5 时，P(Glu) 和 P(Glu-co-Phe) 可以被压缩到其原始高度的一半，并且在卸载后都恢复到它们的初始状态。通过将 pH 值降低到 5.5，P(Glu) 保持柔软，而 P(Glu-co-Phe) 已经变得更加坚硬。相比之下，对于 P(Glu-co-Lys) 水凝胶，仅在高或低 pH 值时观察到高缓冲液吸收，而在中等 pH 值时，低缓冲液吸收和恢复到原始高度的能力受损归因于带相反电荷的侧基之间有吸引力的离子相互作用。我们已经表明，通过调整多肽的化学成分，可以调节水凝胶的吸收、体外酶降解和压缩行为。

图 1. 通过 (a) 在 HIPE 的连续相中对 NCA 进行 ROP，用 DIPEA 催化和 (b) 然后在 HBr/TFA 中对有机凝胶进行脱保护来制备大孔多肽水凝胶的示意图。右边的照片显示了在 pH 7.5（刻度间隔 1 毫米）下干燥的 P（BLG-co-Phe，顶部）和膨胀的 P（Glu-co-Phe，底部）。

图 4. polyHIPE 水凝胶 P(Glu-co-Phe) 的照片 (a) 压缩前、(b) 压缩至初始高度的 50% 和 (c) 压缩后和 (d) 压缩载荷的应力-应变曲线和 在 37 °C 和 pH 7.5 下卸载 polyHIPE 水凝胶。

相关论文以题为Preparation of Synthetic Polypeptide–PolyHIPE Hydrogels with Stimuli-Responsive Behavior发表在《Macromolecules》上。通讯作者是斯洛文尼亚国立化学研究所David Pahovnik教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acs.macromol.1c01490