框架誘導組裝策略

田中群

廈門大學化學化工學院，福建 廈門 361005

框架誘導組裝策略構建形貌可控的囊泡結構。

本世紀以來，化學自組裝作為創造新材料的重要手段，受到了國際各領域的廣泛關注和重視。2005年美國《科學》雜志提出了21世紀100個重要科學問題和25個重大科學問題1，其中與化學唯一直接相關的重大科學問題就是：我們能推動化學自組裝走多遠？

在該背景下，國家自然科學基金委于2010年設立了重大研究計劃“可控自組裝體系及其功能化”，旨在揭示自組裝過程的本質和規律，發展新基元、新方法、新技術與新材料，提升我國在自組裝研究領域的國際學術地位。該重大研究計劃多措并舉，強調支持原創性工作，取得了一系列重要的研究成果。其中，“框架誘導組裝(Frame guided assembly)”策略是由清華大學劉冬生教授首次提出并命名的自組裝新方法，是具有“中國標簽”的原創性工作2–4。

近日，該課題組受邀于化學著名期刊Acc.Chem. Res.發表了題為“Frame-Guided Assembly of Amphiphiles”的綜述文章，他們牽頭聯合了在該領域的國際同行，系統總結了框架誘導組裝策略在過去十余年的發展。該文章的發表，不僅標志著我國學者自主提出的策略得到了國際同行的認可，也見證了國家自然科學基金委的重大研究計劃對提升我國科學競爭力的重要貢獻5。

框架誘導組裝策略的研究對象是兩親分子，在前人的工作中，構造穩定、可控的兩親組裝體一直面臨著巨大的挑戰。劉冬生教授課題組受到了“細胞骨架決定形貌”機制的啟發，提出了“框架誘導組裝”策略：設計疏水定位基團并將其非連續地引入預設的骨架上，實現可控形貌框架的構筑；該框架可通過疏水作用，誘導目標兩親分子在其外圍組裝，最終形成囊泡結構6–8。通過該方法制備的囊泡，其尺寸、大小和維度由最初設計的框架決定，因此通過調節框架的形貌，即可調控最終組裝體的結構，使構筑無規則和不對稱的兩親組裝體成為了可能。

該綜述系統總結了框架誘導組裝的發展脈絡，根據框架與兩親分子的相對空間分布，將框架誘導組裝劃分為“外骨架”、“內骨架”與“平面骨架”誘導的組裝過程，并對其設計理念與目標作了細致的論述。同時，他們也對框架誘導組裝的機理進行了系統性的討論，為揭示兩親組裝機理、理解細胞膜形貌與運動機制提出了新的思路。文章也總結了框架誘導組裝在藥物遞送、研究膜蛋白相互作用等方面的應用，指出了框架誘導組裝未來的研究方向與面臨的挑戰5。

框架誘導組裝策略經過十余年的發展，已經實現了在納米尺度上構筑可控大小和形貌的納米囊泡，為精準構筑兩親組裝材料開辟了新途徑。可以相信，該方法的發展，將會為研發下一代藥物遞送體系奠定堅實基礎，進一步提高我國科研與產業的核心競爭力。