"我(wo)當時對他(ta)頗有些(xie)恨(hen)鐵不(bu)成鋼。但是(shi)(shi)(shi)，周業強具備科(ke)研人(ren)最重(zhong)要的(de)(de)兩樣東西：態(tai)度和(he)投入。他(ta)和(he)我(wo)一樣都是(shi)(shi)(shi)大山里(li)走出來的(de)(de)孩子，深知天道酬勤的(de)(de)道理。在他(ta)身上我(wo)看到了當年那個(ge)面對逆境不(bu)屈不(bu)撓、迎難而上的(de)(de)自己。知難而上，不(bu)是(shi)(shi)(shi)因為期盼(pan)短(duan)期利益，而是(shi)(shi)(shi)心里(li)裝(zhuang)著更大的(de)(de)使命。"四川(chuan)大學(xue)(xue)高(gao)分子科(ke)學(xue)(xue)與工程學(xue)(xue)院(yuan)醫用高(gao)分子材料及人(ren)工器官系(xi)副主任(ren)教授表示。

圖(tu)|丁明明（來源(yuan)：）

周業強，是課題組的一名(ming)博士研究生。近(jin)日，由(you)周業強擔任(ren)第一作(zuo)(zuo)者、擔任(ren)通訊作(zuo)(zuo)者的論文，發(fa)表(biao)在Nature Communications上。

作(zuo)為一(yi)名老師，生于(yu)陜(shan)西，學于(yu)四川(chuan)，如今也執教(jiao)于(yu)四川(chuan)。其本科(ke)、直博和博后均在該校完成。2013年，正式(shi)留校任教(jiao)，并(bing)于(yu)2018年破格晉升教(jiao)授。

"高分子"，是他身(shen)上最引目的標(biao)簽，也是該校的強(qiang)項專業。

而此次論文，標志著(zhu)一項(xiang)高分子新(xin)成(cheng)果的誕生。研究中，和(he)周業強(qiang)等通過簡易化學(xue)方法(fa)，設計并合成(cheng)了一類新(xin)型脲基擬(ni)肽類化合物。

其表(biao)示(shi)："我們認為，這項工作(zuo)對深入理解生物大分子(zi)的(de)折疊和多層次組裝結構，具有重要的(de)科學價值，并創(chuang)造了極具應(ying)用(yong)潛力(li)的(de)新一代(dai)生物響應(ying)聚合物、以(yi)及非(fei)常規(gui)的(de)發光脂肪族材料。"

此(ci)次成果不僅能(neng)(neng)給多功(gong)能(neng)(neng)藥物載體的設計提供新思(si)路(lu)，還能(neng)(neng)提供一種具備生(sheng)(sheng)物降解和生(sheng)(sheng)物響(xiang)應型(xing)仿蛋(dan)白能(neng)(neng)力的自(zi)體發光高分子材料(liao)。

此外(wai)，這(zhe)些(xie)由(you)天然氨(an)基酸(suan)衍生物(wu)構(gou)(gou)建的(de)假聚氨(an)基酸(suan)，具有良(liang)好的(de)生物(wu)相(xiang)容性，結構(gou)(gou)也比較(jiao)簡單，其也具備(bei)一定的(de)臨床應用潛力，有望(wang)用于仿生、藥物(wu)遞(di)送、生物(wu)傳感等領域。

評(ping)審專家也點贊稱(cheng)："該(gai)工作報道了一(yi)(yi)(yi)種有(you)趣(qu)的(de)方法(fa)，借此來構筑具(ju)有(you)非傳統發光特性的(de)大(da)分子擬肽，這(zhe)一(yi)(yi)(yi)成(cheng)果(guo)或代表學界在大(da)分子擬肽學的(de)制(zhi)備和應用方面，又向前邁出了重要一(yi)(yi)(yi)步。"

團隊此次研(yan)發(fa)的聚(ju)合物，具有(you)(you)類似(si)于(yu)多肽的有(you)(you)序二級(ji)構象，同時也(ye)具有(you)(you)聚(ju)集誘導發(fa)光特性的仿綠色熒光蛋(dan)白自(zi)體熒光。

在外加介質的(de)作用下(xia)，聚合(he)物組裝呈現出(chu)構象轉變、收縮現象、納(na)米管(guan)到囊泡(pao)的(de)變形、以及可逆的(de)囊泡(pao)尺(chi)寸(cun)膨脹(zhang)等特性，并伴(ban)隨著發光(guang)顏色(se)的(de)變化。

此外在生理環(huan)境下，納米粒子具(ju)有(you)超(chao)高的穩(wen)定性，在腫瘤細胞內具(ju)有(you)超(chao)快響應(ying)性，從而能(neng)作為靈(ling)敏藥物(wu)控(kong)釋的"開-關"，以用于靶(ba)向藥物(wu)輸送(song)和癌癥等重大疾(ji)病的治療。

（來源(yuan)：Nature communications）

會(hui)發光的聚合物

據(ju)介紹，天然氨基酸衍生的(de)聚合(he)物(wu)，在藥物(wu)遞送和組織工程等領(ling)域，是一項理想(xiang)材料。

 其中，聚氨基酸因(yin)其良(liang)好的生(sheng)物(wu)相容性、代謝(xie)產(chan)物(wu)無(wu)毒和有序的二級構象（如α螺旋(xuan)和β折疊），而受到(dao)越來越多(duo)學者的關注。

除此之外，也可通過氨(an)基酸延伸、多肽(tai)(tai)側鏈(lian)取代或(huo)主鏈(lian)修飾，來開發各種合(he)成擬肽(tai)(tai)聚合(he)物。其中，聚-β肽(tai)(tai)和聚類肽(tai)(tai)正(zheng)是這類聚合(he)物的典(dian)型代表。

與傳統(tong)多肽相比(bi)，這類擬肽具有高度(du)可調的分子結構、溶解性良好、抗降解和低免(mian)疫原性等優點。

然而(er)，非(fei)天(tian)然部分的(de)引入，可能會破壞其有序的(de)高級結構，以及模擬蛋(dan)白(bai)質生物功(gong)能的(de)能力。

目前，已有學者合成(cheng)了兩(liang)親(qin)性(xing)多肽共聚物，它們(men)的高級自組裝大多由構象介導，并且可以形成(cheng)膠束(shu)、囊泡、管(guan)狀(zhuang)等結(jie)構。

氫(qing)鍵相互(hu)作用(yong)，在生物學中被(bei)認為是一(yi)種重要(yao)的作用(yong)力，它決定了蛋白質的高(gao)級(ji)結構和特(te)異性功能(neng)。基(ji)于此(ci)，已有研究通過控制側鏈氫(qing)鍵配體(ti)，來調節(jie)合(he)成多肽的構象。

作(zuo)為一種高分子材料(liao)，脲(niao)鍵具有一個氫(qing)(qing)鍵受體和兩個氫(qing)(qing)鍵供體，能形成分子間的單(dan)齒或雙齒氫(qing)(qing)鍵的相互作(zuo)用，此(ci)前(qian)已被用于構筑寡(gua)聚脲(niao)折疊體。

而作為(wei)一(yi)類富含(han)脲鍵(jian)的(de)聚合物(wu)，聚脲已被(bei)廣泛應用于彈性(xing)體(ti)、涂料(liao)、粘合劑和(he)生物(wu)材料(liao)。但是，具(ju)備有序二(er)級(ji)結構(gou)(gou)和(he)構(gou)(gou)象介導功能性(xing)的(de)聚脲，此前(qian)則少(shao)有報道。

基(ji)于此，丁(ding)明明課(ke)題(ti)組設計并合(he)成一系(xi)列由天然氨基(ji)酸衍生物(wu)構建的、能夠自(zi)發熒光的聚(ju)脲分(fen)子，其具備(bei)有序二級構象(xiang)和(he)聚(ju)集誘導(dao)發射等特性(xing)。

此外，通過構象介導多級自組裝，該(gai)聚合物可(ke)以形(xing)成囊泡或(huo)納米管，并(bing)表現出尺寸膨(peng)脹、收(shou)縮、變形(xing)和變色(se)等行為。

同時，當(dang)聚合物作為藥(yao)物載體時，也顯示(shi)出超(chao)高穩(wen)定性和超(chao)快響(xiang)應性，能實(shi)現靈敏的藥(yao)物釋(shi)放開(kai)關。

近日，相關論(lun)文以《用于構象輔助變(bian)(bian)形、變(bian)(bian)色和細胞內藥物遞送(song)的本征(zheng)熒光聚脲》（Intrinsically fluorescent polyureas toward conformation-assisted metamorphosis,discoloration and intracellular drug delivery）為(wei)題(ti)發表在Nature Communications上(shang)。周業強(qiang)擔(dan)任(ren)第一作(zuo)者，擔(dan)任(ren)通訊作(zuo)者。

圖|相關論文(wen)（Nature communications）

審稿人(ren)評價(jia)稱，該團隊描述了一種(zhong)獨(du)特的(de)(de)由脲鍵構建的(de)(de)假聚氨基酸。通過聚合物的(de)(de)自體熒(ying)光(guang)，可以(yi)實現(xian)細胞攝取的(de)(de)可視化；而(er)通過聚合物和包載染料之間(jian)的(de)(de)熒(ying)光(guang)共振(zhen)能量的(de)(de)轉移現(xian)象，則可用于藥物釋放的(de)(de)監測。

針對聚合(he)物(wu)的(de)(de)設計合(he)成、組(zu)裝體形貌的(de)(de)表征、二級構象和熒光性質的(de)(de)分析(xi)，課(ke)題組(zu)均進行了動物(wu)實驗，以(yi)證明此次材料(liao)確實可作為(wei)開關(guan)可切換的(de)(de)納(na)米載體，從(cong)而用于體內腫瘤治療。其還使用了大(da)量分析(xi)方法，很好(hao)地(di)支持(chi)了這一結論。

（來源：Nature communications）

當(dang)水(shui)母"遇見(jian)"高分子(zi)

早在(zai)幾年前，該團隊發(fa)展了(le)一(yi)種方法(fa)：即利用氧化門控(kong)，實現聚(ju)氨基(ji)酸二(er)級(ji)結構(gou)(gou)從β折疊到α螺旋(xuan)的轉(zhuan)變(bian)，并通(tong)過構(gou)(gou)象有(you)序轉(zhuan)變(bian)的方式，來驅(qu)動(dong)膠束到囊泡的轉(zhuan)變(bian)，借(jie)此(ci)也實現了(le)聚(ju)合(he)物囊泡膜通(tong)透性的調控(kong)。

基于(yu)此，其以天然氨基酸衍生物為單(dan)體，合成了一系列不同鏈(lian)段數的兩親性聚脲。

而(er)(er)在該研究中，他們先是研究了聚(ju)合物的(de)自組裝行(xing)為。通過透射電鏡等表征手段，證實兩親性聚(ju)脲的(de)自組裝，確能形成囊泡和納米管(guan)結(jie)構。其(qi)還發現，由于密集的(de)氫鍵，粒徑會(hui)隨著鏈段數的(de)增加而(er)(er)減小(xiao)。

當加(jia)入三氟乙(yi)酸試劑之后，即可調控氫鍵的(de)相互作用，實(shi)現囊泡的(de)可逆"呼吸"。同時(shi)，囊泡的(de)尺寸也能在5-30倍的(de)范圍內實(shi)現可逆變(bian)化(hua)。

接下來，課題(ti)組(zu)開始(shi)研究(jiu)有(you)序高級(ji)結構和熒光特性。他們對自組(zu)裝體進行了圓二色譜(pu)測試，結果表(biao)明隨著疏水鏈段數(shu)的增加，構象會從無(wu)規卷(juan)曲轉變為折疊結構。

 同時，當通過溶劑(ji)破壞聚合物(wu)的(de)氫鍵(jian)時，即(ji)可(ke)破壞其(qi)構象，從(cong)而讓(rang)形(xing)貌從(cong)納米(mi)管轉變為囊泡。

緊(jin)接著，其又通過熒(ying)(ying)光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜證(zheng)明了如(ru)下(xia)規律：兩(liang)親性聚(ju)脲具有(you)優異的熒(ying)(ying)光(guang)(guang)性能(neng)和聚(ju)集(ji)誘導發(fa)光(guang)(guang)特性。

進一(yi)步地，他們發現熒光會對(dui)構象(xiang)產生依賴性(xing)。當聚合物從(cong)無規則卷曲(qu)轉(zhuan)變到折疊結構，研究人員觀察到了熒光藍移和熒光發射增強。

為核對這(zhe)一現象，該團隊(dui)通過三氟乙酸處理自組裝(zhuang)體，結果發現聚合物的(de)熒(ying)光(guang)減(jian)弱了，并且發生了紅移。

而當去(qu)除三氟乙(yi)酸后，熒光和(he)粒徑又會恢復，并能(neng)進行(xing)多(duo)次循(xun)環。這種構象介(jie)導的變形現象和(he)變色現象，與水母在呼吸(xi)時(shi)隨著膨脹和(he)收縮(suo)，所表(biao)現出(chu)的熒光轉變行(xing)為十分相(xiang)似。

在自(zi)然界(jie)中，水母將純藍色發光蛋(dan)白素(su)的能量(liang)轉(zhuan)移到(dao)綠色熒(ying)光蛋(dan)白，并產生(sheng)綠色熒(ying)光。受此啟發，該團隊通過包載喹吖(a)因(yin)鹽酸鹽，實現(xian)了聚合(he)物從藍色熒(ying)光到(dao)綠色熒(ying)光的轉(zhuan)變。

最后，課題組(zu)探索了(le)兩親性聚脲在(zai)生物醫學中的(de)應用潛力(li)。憑(ping)借固有的(de)熒光(guang)，它(ta)能以(yi)(yi)無(wu)標記的(de)方式，跟(gen)蹤(zong)自組(zu)裝體(ti)納米顆粒的(de)細胞(bao)(bao)攝取以(yi)(yi)及細胞(bao)(bao)內藥物釋(shi)放過程。

他們還發現，當(dang)采(cai)用剛(gang)性折疊構(gou)象和納米管形態時，可(ke)以產生更好的(de)入胞(bao)效(xiao)果。由于兩親性納米載體(ti)具(ju)有超高響應性，故(gu)能在腫瘤細胞(bao)內快(kuai)速釋放有效(xiao)藥物，并可(ke)以將阿霉素(su)有效(xiao)遞送到(dao)細胞(bao)核(he)中。

 此外，鑒于兩親性聚脲(niao)具(ju)備(bei)快響(xiang)應、高(gao)穩定、快速(su)入胞等特(te)性，該團(tuan)隊(dui)也進一步探(tan)索了其在體內(nei)的(de)藥物遞送過程(cheng)。結(jie)果(guo)表明，自組裝體具(ju)有良好的(de)體內(nei)腫瘤抑(yi)制效果(guo)。

（來源：Nature communications）

"板凳要坐十(shi)年冷、文章不寫半句(ju)空"

對于(yu)擔任此次論(lun)文一(yi)作的周業強，表(biao)示(shi)："他的科研道路(lu)并非一(yi)帆(fan)風(feng)順，走了(le)很多(duo)路(lu)，有不(bu)少是(shi)彎路(lu)，也吃了(le)很多(duo)苦，我也看著他迎著風(feng)雨一(yi)步步走來。"

圖|周業強（來源：周業強）

對于(yu)跨專(zhuan)業(ye)的(de)周業(ye)強來說，他沒有化學和高分子(zi)背(bei)景，科研幾(ji)乎(hu)是從零(ling)開始(shi)，起(qi)初(chu)表現得異常吃力，很難跟上(shang)實驗室的(de)步(bu)調。

于是(shi)便有了(le)開頭的"恨(hen)鐵不(bu)成(cheng)鋼"。但好(hao)在周業強非(fei)常能吃苦，此次論文也是(shi)他成(cheng)功(gong)轉專業的最(zui)好(hao)明證之一。

補充稱："這項工(gong)作已開(kai)展五六年之(zhi)久(jiu)，期間經歷兩次實(shi)驗(yan)室重建、硬件條(tiao)件缺乏、人(ren)員更替和(he)(he)工(gong)作交接等(deng)。同時，領(ling)域(yu)內的發展也是日新月異，同行(xing)的優秀論(lun)文不(bu)斷(duan)發表，讓人(ren)很(hen)容易在(zai)研究過(guo)程中產生畏難和(he)(he)浮躁情緒。"

很幸運的是，課題(ti)組成(cheng)(cheng)員大多具有"板凳要(yao)坐十年冷、文章不寫(xie)半句空"的學術追求，能夠耐得住寂寞、不盲目追熱(re)點(dian)、也不熱(re)衷于短平快(kuai)。而是勤(qin)懇、踏實地做好本職，最(zui)終一步(bu)步(bu)取得成(cheng)(cheng)績。

"很多學生(sheng)(sheng)都是(shi)在(zai)最后(hou)一年才迎來成(cheng)果爆(bao)發。這不是(shi)偶然，而是(shi)幾年積累所促成(cheng)的必然。我(wo)希望學生(sheng)(sheng)在(zai)畢業(ye)(ye)時都能(neng)獨當一面，成(cheng)為(wei)所在(zai)領域的專家，為(wei)今后(hou)的職業(ye)(ye)生(sheng)(sheng)涯奠定良(liang)好(hao)基礎。"表示(shi)。

后(hou)續(xu)，和團隊(dui)打算設計合成一系列(lie)多功能聚脲衍生物，并將其制(zhi)備成溶液(ye)、薄(bo)膜、多孔支架和凝膠等，以探索其在自修復(fu)、粘(zhan)接、熒光探針和藥物遞送(song)等領域的應用。

具(ju)體來說，聚脲可作(zuo)為理想的熒(ying)光支架(jia)材料(liao)，但還需對其(qi)分子(zi)結構(gou)進行改進，從而賦予其(qi)更強的力學性(xing)能(neng)。

與此同時，作為大分子熒光探針(zhen)，聚(ju)脲也可在分子結(jie)構中修飾靶(ba)向分子，從(cong)而提高其(qi)診斷疾病的特異性。

此外，通過修飾聚脲(niao)側鏈，可讓(rang)側鏈提供豐富的活性位點(dian)，從(cong)而與功能(neng)分子(zi)結合(he)，賦予材(cai)料(liao)特殊的功能(neng)。

而其構象(xiang)介導的熒光(guang)現象(xiang)，在(zai)(zai)生物傳感、圓偏振發光(guang)、信息(xi)識別和防偽(wei)等領(ling)域(yu)具有重要的應用價(jia)值，但在(zai)(zai)日(ri)后仍需進一步研究和開發。

參考資料：

1.Zhou,Y.,Fan,F.,Zhao,J.,Wang,Z.,Wang,R.,Zheng,Y.,...&Ding,M.Intrinsically fluorescent polyureas toward conformation-assisted metamorphosis,discoloration and intracellular drug delivery.Nature communications 2022,13,4551