多肽分子通过多种作用力的协同作用，能在一定的条件下发生自组装，从而形成有序的稳定的三维结构与形态，并表现出特殊的性能。多肽具有良好的生物相容性和设计灵活性，多肽自组装体具有较高的研究与应用价值。 如何精准调控自组装过程？如何对多肽进行理性修饰，赋予其更多功能？ 本期内容以FF二肽（Phe‑Phe） 为核心，系统梳理 多肽自组装的作用机制及 功能化修饰策略，为相关研究提供方法参考与设计思路。

01 什么多肽自组装？

自组装多肽是指能够在一定条件下，通过π‑π堆积、静电相互作用等分子间作用力，形成组装体的多肽类材料。

📌 其功能化修饰的位点主要集中在：

主链：氨基端（‑NH₂）和羧基端（‑COOH）

侧链：赖氨酸的ε‑氨基、谷氨酸/天冬氨酸的羧基、丝氨酸/酪氨酸的羟基、半胱氨酸的巯基等

📌 修饰方式分为两大类：

直接修饰：功能分子与多肽通过共价键直接偶联；

间接修饰：通过连接单元（Linker）介导功能分子与多肽的连接，适用于空间位阻大或缺乏活性基团的分子。

02 四大核心组装驱动力

多肽自组装依赖多种弱相互作用的协同。

氢键：肽主链酰胺键形成定向氢键，是β折叠、纳米纤维成型核心，氢键密度直接决定凝胶机械强度；

静电作用：Lys/Glu/Asp带电残基受pH、盐浓度调控，正负电荷吸引/排斥，是pH响应肽设计基础；

π‑π堆积：苯丙氨酸、酪氨酸等芳香残基堆叠，提升凝胶刚性，常用于AIE荧光肽、萘封端组装体系；

疏水相互作用：疏水氨基酸向内形成内核，亲水残基朝外，直接决定多肽最终组装形貌（胶束/纤维）；

此外，范德华力和温度调控的熵/焓效应也参与组装过程的精细调控。

01 多肽直接修饰

1.1药物分子修饰

将小分子药物与自组装多肽共价偶联，可延长药物在病灶区域的滞留时间，增强疗效并降低毒副作用。修饰前常需对药物分子进行官能团活化。

典型案例：喜树碱（CPT）分子上的羟基经对硝基氯甲酸苯酯（npc） 活化后，生成中间体CPT‑npc，再通过固相合成偶联至多肽的裸露氨基端，实现药物与组装肽的精准连接。

1.2探针分子修饰

小分子探针存在代谢快、信噪比低等问题。通过“活体自组装（in vivo assembly）”策略，多肽探针在病灶微环境下原位形成纳米组装体，利用组装诱导滞留（AIR）效应延长探针滞留时间，增强成像信号与信噪比。

典型案例：使用NBD‑Cl，合成了k(NBD)模块，即NBD‑ɛ‑D‑赖氨酸，可直接通过固相合成共价结合到多肽裸露的氨基端。合成过程如图3所示，先利用Boc基团保护的赖氨酸与NBD的亲核取代反应，及后续的去保护反应获得中间体k(NBD)，再通过偶联反应进行多肽修饰。

📌 近红外荧光探针

典型案例：合成一种氯取代的近红外菁类染料Cy‑Cl，合成方法如图4所示，Cy‑Cl能够与多肽的侧链巯基在pH=7.5的Tris‑Cl缓冲液中，发生亲核取代反应，经纯化后得到Cy修饰的自组装多肽。

📌 聚集诱导发光类(AIE)荧光探针

区别于传统荧光淬灭特性，聚集诱导发光(aggregation‑induced emission，AIE)特性的探针分子游离状态几乎无光，聚集后荧光显著增强。

典型案例：以双芘 BP 为典型 AIE 单元，通过 Friedel‑Crafts 反应合成后固相接肽；大共轭疏水骨架提供组装驱动力，π‑π 堆积稳定纳米结构，多肽可诱导 AIE 分子富集，大幅提升成像信噪比，是诊疗一体化热门探针。

1.3 脂肪链修饰

脂肪链是结构简单的疏水性单元，通过固相合成即可方便地偶联至多肽N端，调节分子整体的亲疏水平衡，使组装体形貌更加可控。

典型案例：徐兵团队设计的肽‑脂质缀合物Flag‑(C16)₂，由肽段DYKDDDDK与类脂质单元NH₂‑Gly‑(C16)₂连接而成，在体外组装成胶束，中间包载了一种抗生素氯霉素。NH2‑Gly‑(C16)2的合成如图6所示。

1.4聚合物修饰

聚乙二醇(PEG)是一种低毒、低免疫源性的化合物，是两亲性组装分子的常用修饰单元，能够增强被修饰分子亲水端亲水能力，减少材料递送损失，延长分子在体内循环时间，PEG‑NHS能够方便地通过固相合成偶联到多肽上，得到PEG化多肽。

1.5糖基修饰

糖在人体内参与多种生命活动，例如甘露糖可以靶向巨噬细胞，同时糖上的羟基大大提高了整个分子的亲水性。所以通过化学修饰，将糖基偶联到多肽上可以进行多种应用。

典型案例：杨志谋团队利用化学方法合成糖酪氨酸Fmoc‑Tyr‑[β‑D‑Glc(OAc)4]‑OPfp，作为氨基酸模块用于固相合成制备糖肽。合成方法如图7所示。

1.6其他小分子

📌 磷酸修饰

碱性磷酸酶(ALP)具有脱磷酸作用，在多种癌细胞表面过表达，被广泛用于控制两亲性肽的自组装。磷酸分子基团体积小，但有极强的亲水性，多肽中引入磷酸基团会导致分子整体亲水性增加。徐冰课题组设计了一种合成磷酸化氨基酸的方法。合成方法如图8所示。

📌 萘基团修饰

萘单元(Nap)可以作为多肽的封端基团，利用萘的π‑π相互作用提升短肽的自组装和成胶能力。2‑萘乙酸能够直接通过固相合成方便地偶联到多肽上。

02 多肽间接修饰

当功能分子因空间位阻或缺乏活性基团而无法直接与多肽偶联时，需借助连接单元（Linker）介导，即通过间接修饰实现功能分子的有效连接。

2.1通过炔基和叠氮基团修饰

点击化学(Click‑chemistry)是一种简单高效的反应方式，其中有代表性的就是叠氮‑炔基基团之间的Husigen环加成反应，这种方法可以被用在多肽修饰。

典型案例：如图9所示，通过固相合成在多肽氨基端上连接己缺酸，用叠氮乙酸对小分子进行改性，叠氮修饰的多肽和带炔基的小分子发生点击反应，连接处生成一个三唑，得到最终产物。

2.2通过酸酐修饰

对于含有羟基、氨基等活性基团的分子，可采用环状酸酐作为连接单元。在一定条件下，羟基进攻酸酐的羰基碳，发生开环的亲核取代反应生成酯基，另一端的羧基暴露出来，可以通过固相合成与多肽进行连接。

典型案例：如图10所示，姜黄素先与戊二酸酐反应，利用二环己基碳二亚胺(DCC)和琥珀酰亚胺对产物的羧基进行活化，通过固相合成与多肽连接。该分子中的二硫键能被癌细胞中的谷胱甘肽识别并还原，二硫键断裂，残基组装成组装体，缓慢释放姜黄素。

2.3通过聚乙二醇修饰

聚乙二醇(PEG)是一种亲水性的聚合物，有着良好的生物相容性，因此经常被用于生物材料。短PEG链可以作为连接单元将功能分子与多肽进行连接。

典型案例：把N‑芴甲氧羰基‑12‑氨基‑4，7，10‑三氧杂十二酸(Fmoc‑NH‑(PEG)2‑COOH)作为一个连接单元，通过固相合成法合成了含有PEG连接单元的多肽。

近年来，自组装多肽被广泛应用于生物、医学等研究领域，其优势在于多肽不但可以通过氢键等分子间相互作用进行有序排列，形成规整可控的组装体，还可以通过生物体的内源性因素推动其在原位进行组装。因此，我们可以把自组装多肽作为一个良好的载体，通过共价结合或者包载的方式与功能分子结合，提升药物和探针等分子的效果。

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