課題組利用異質光化學策略實現單鏈聚合物納米粒子的折疊和熒光功能化的研究工作在Angew. Chem. Int. Ed.上發表
蛋白質作為自然界中具有特定功能的復雜生物大分子，其生物功能的實現往往依賴于精確的折疊過程。受此啟發，聚合物單鏈納米粒子（SCNP）因其尺寸小、微結構可調及功能集成等優勢，成為模擬蛋白質折疊的理想模型。然而，與具有確定多肽序列和長度的蛋白質不同，合成聚合物的固有無序性限制了其對復雜納米結構的精確控制。
近日，課題組提出了一種異質光化學策略。該策略利用光誘導化學反應在空間上的依賴性，成功實現了聚合物鏈內的異質聚集和多功能集成。這一方法不僅實現了單鏈聚合物的折疊，還同步完成了其熒光功能化，為聚合物納米粒子的精確控制和功能化提供了新的思路。
本研究合成了一類新型含氰基苯乙烯（CS）基元的兩親性無規共聚物。當該共聚物在水溶液中進行預折疊時，聚合物鏈中隨機分布的CS基元表現出獨特的異質聚集行為，具體表現為兩種不同的聚集狀態：緊密聚集態和單分子分散態。值得注意的是，處于緊密聚集態的CS基元能夠發生光二聚化反應，從而實現分子內交聯；而單分子分散態的CS基元則可通過光環化反應生成具有強綠色熒光的熒光團。這種獨特的雙態特性使CS基元兼具鏈內交聯劑和熒光功能基團的雙重功能，通過雙重光化學路徑的協同作用，成功實現了SCNP的鏈內折疊和熒光功能化。
通過調節共聚物組成或改變良溶劑比例以控制CS基元的聚集程度，可實現兩種光化學反應比例的精準調控，從而系統性地調控SCNPs的折疊動力學過程。
此外，通過將尼羅紅染料封裝并結合鏈內能量轉移機制，我們成功實現了對所得SCNP熒光特性的精細調控。這一策略不僅顯著擴展了熒光發射的可調性范圍，使其能夠產生從綠色到紅色的寬譜發射，還包括了白光發射，從而大大增強了該材料在生物成像等領域的應用潛力。
本研究成功構建了一個多功能平臺，實現了SCNPs的同步折疊與功能化。該平臺有效解決了多個化學過程在單鏈體系內集成的技術難題，為復雜納米結構的精準設計、可控功能化及精確調控提供了新的解決方案。
相關研究成果發表于《Angewandte Chemie International Edition》(Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202500354)。
課題組博士生馬天舒為文章第一作者，田威教授與慕斌副教授為論文共同通訊作者。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202500354