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科技日报记者 陈曦 通讯员 刘晓艳
多肽仿生材料近年来备受学界和产业界关注。近日，天津大学化工学院青年教师王跃飞对多肽仿生矿化材料的合成机制、独特性质及其应用进行了系统介绍和讨论，并以通讯作者身份在国际期刊《化学学会评论》上发表综述论文，并受邀作为当期封面论文。
图片由王跃飞提供
据介绍，“多肽”经常出现在药品或化妆品成分一栏。“多肽”是由氨基酸通过肽键连接而成的聚合物，是生命体的基本组成部分。仿生矿化则是模拟自然界中生物的矿化过程，如骨骼、牙齿、贝壳等的形成，利用生物分子在温和条件下合成无机矿物。
多肽具有生物相容性好、结构多样等优点，且表面含有丰富的活性基团，因此能够通过仿生矿化调控无机材料的形成过程，实现对相关复合材料形态、大小和组成等性质的精确控制，并赋予其催化选择性、结合靶向性和刺激响应性等。近年来，通过与人工智能结合，研究人员还能够利用计算机理性设计构成多肽的氨基酸序列，精确控制多肽与无机物之间的相互作用，得到自然界中无法得到的多级精细结构。
多肽仿生矿化材料由于具有独特的光学、催化以及生物活性，在传感检测、生物成像、抗肿瘤、药物递送、牙齿和骨骼修复等领域均有广泛应用。
王跃飞介绍，其代表性应用主要有三方面。一是应用于传感检测，形成的多肽-金属胶体颗粒，具有独特的光学活性、刺激响应特性以及多种特异性识别能力，可通过裸眼或者光谱仪检测其变化，实现对多种活性物质，包括肿瘤标志物、金属离子、抗原等的定性和定量检测。二是在生物医药领域的应用，除已在生物成像中广泛应用外，还有望用于药物递送和癌症治疗。此外，多肽及其形成的三维凝胶骨架结构，可用于受损牙齿修复和骨骼再生。三是在仿酶催化领域的应用，如天津大学团队已成功创制了一系列性能优异的人工金属酶，相对于天然酶，其具有更高的催化活性和稳定性，且成本低廉、选择性高，有望替代天然酶用于药物合成、能源催化等绿色化学化工领域。
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