熱応答性デンドロン化ポリマーからの閉じ込められた微小環境

Confined Microenvironments from Thermoresponsive Dendronized Polymers.

• Gang Xu
• Kun Liu
• Biyi Xu
• Yi Yao
• Wen Li
• Jiatao Yan
• Afang Zhang

抄録

分子クラウディングから生じる生体高分子の閉じ込められた微小環境は、そのよく定義された生体機能と生理活性のためのアカウントです。これを模倣するためには、閉じ込められた構造や微小環境を形成する合成高分子が重要な科学的価値を有しており、近年注目を集めています。そのためには、分子クラウディング効果とトポロジカル協調効果を利用することが成功しており、構造単位の自己接着とクラウディングによる立体障害からの自己反発のバランスが鍵を握っている。本論文では、刺激応答性デンドロン化ポリマーのペンダントにOEGを高密度に担持した刺激応答性デンドロン化ポリマーからの閉じ込められた微小環境の形成について紹介する。これらのミミズのような太い高分子は、特徴的な熱応答性を示し、色素、タンパク質、核酸などのゲスト分子を効果的にカプセル化してプロトン化や生分解を防ぐことができる制約のある微小環境を提供することができる。また、この効率的な遮蔽効果は、水相中の化学反応を媒介し、キラリティーの伝達効率を高めることもできる。これらはすべて、OEG鎖の両親媒性によるOEGデンドロンの熱誘起脱水・崩壊を介して簡単にスイッチオフすることができる。さらに、これらのデンドロン化ポリマーを、より高いレベルの閉じ込めを提供するバルクヒドロゲルまたはナノゲルを作製するための主要な構成要素として使用すると、ゲストの切り替え可能なカプセル化と放出が大幅に強化されます。

Confined microenvironments in biomacromolecules arising from molecular crowding account for their well-defined biofunctions and bioactivities. To mimick this, synthetic polymers to form confined structures or microenvironments are of key scientific value, which have received significant attention recently. To create synthetic confined microenvironments, molecular crowding effects and topological cooperative effects have been applied successfully, and the key is balance between self-association of structural units and self-repulsion from crowding-induced steric hindrance. In this article, formation of confined microenvironments from stimuli-responsive dendronized polymers carrying densely dendritic oligoethylene glycols (OEGs) moieties in their pendants is presented. These wormlike thick macromolecules exhibit characteristic thermoresponsive properties, which can provide constrained microenvironments to encapsulate effectively guest molecules including dyes, proteins, or nucleic acids to prevent their protonation or biodegradation. This efficient shielding effect can also mediate chemical reactions in aqueous phase, and even enhance chirality transferring efficiency. All of these can be switched off simply through the thermally-induced dehydration and collapse of OEG dendrons due to the amphiphilicity of OEG chains. Furthermore, the switchable encapsulation and release of guests can be greatly enhanced when these dendronized polymers are used as major constituents for fabricating bulk hydrogels or nanogels, which provide a higher-level confinement.

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