蛋白质在生命活动中承担着催化、信号转导与结构支撑等核心功能，其功能的实现依赖于α螺旋、β折叠、β转角等多种二级结构的协同作用。其中，β转角约占天然蛋白质及肽类残基总数的25%，在稳定三级结构、启动折叠成核以及介导分子识别等方面发挥着不可替代的作用。受天然蛋白精妙结构的启发，近年来研究者已通过调节侧链电荷、疏水性、极性及氢键相互作用等手段实现了不同多肽体系构象的调控，并实现相应功能的调控。然而，由于蛋白质构象本身的复杂性，人工合成的聚氨基酸材料在模拟所有类型的二级结构时仍存在局限。当前，合成多肽的二级结构研究主要集中于β折叠、α螺旋和无规线团，而β转角构象的稳定通常需要强大的侧链-侧链相互作用，目前在合成聚氨基酸中的研究尚未见报道。此外，由于缺乏直观有效的可视化工具，人们对于聚氨基酸的构象转变及其对大分子多级自组装行为和功能的影响还缺乏深层次的理解。

近日，四川大学高分子科学与工程学院丁明明教授团队首次报道了合成高分子中β折叠到β转角的构象转变，并实现构象转变的多模态光学追踪和药物递送过程的颜色可视化。具体而言，聚合物侧链中的硫醚基团氧化增强了分子的极性，不仅触发了β折叠到β转角的构象转变，还改变了侧链四苯基乙烯（TPE）的堆积模式，从而显著提高荧光强度、诱导了手性以及圆偏振发光（CPL）。通过荧光与CPL信号的同步变化，可实时监测聚合物链的构象转变过程。此外，该发光聚合物组装体表现出活性氧（ROS）响应的药物释放行为，并可通过颜色变化实现药物释放过程的多色跟踪，在体内实现了对肿瘤的高效治疗（图1）。

首先，研究团队以聚乙二醇胺为大分子引发剂，通过N-羧酸酐（NCA）的开环聚合反应成功制备了嵌段共聚物PPT。该共聚物在水中可自组装成均一的聚合物囊泡（图2）。氧化后的自组装体PPT-O表现出显著的荧光增强（图2），暗示TPE侧链的堆积方式可能发生了改变。为厘清形貌与荧光之间的关系，作者进一步利用罗丹明6G包载实验、动态光散射（DLS）、静态光散射（SLS）、透射电子显微镜（TEM）及激光共聚焦显微镜（CLSM）等多尺度表征手段系统验证（图2）。结果一致表明，囊泡的整体形貌、粒径及结构完整性在氧化前后未出现明显差异，从而证实荧光增强并非源于形貌变化。

圆二色光谱（CD）与傅里叶变换红外光谱（FTIR）的解析结果共同表明，聚合物主链发生了由β折叠向β转角的构象转变（图2）。在氧化过程中，TPE侧链之间的CH···π相互作用显著增强，这种相互作用不仅为β转角构象提供了稳定力，还诱导了手性有序堆积，并触发了CPL（图2）。密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示了上述氧化驱动的构象重排及其伴随的发光性能演化的分子机制（图3）。

为验证氧化驱动的构象转变能否直接触发药物释放，作者以尼罗红（NR）为疏水模型药物，将其包载于聚合物囊泡内。实验结果显示，在ROS作用下，囊泡能够迅速响应并实现高效释药，且药物释放过程中伴随着红色到蓝色的多色荧光变化。进一步将国际照明委员会（CIE）色度坐标轴x与药物累积释放率（RR）关联获得线性方程，从而证实该载体可作为一种实时、定量的药物释放比色卡，直接通过颜色变化读取药物释放进程（图4）。

为了研究聚合物的药物递送潜力，作者对聚合物囊泡的生物学性能进行了评估。体内外实验表明，在ROS刺激下，聚合物囊泡能够高效靶向肿瘤和进入肿瘤细胞，并在细胞内实现药物释放，展现出优异的体内外抗肿瘤治疗和成像效果。该研究不仅为理解蛋白的多级结构和功能提供了新见解，还为智能药物递送系统的设计提供了新策略。

Visual β-Sheet-to-β-Turn Transition in Luminescent Polymeric Vesicles for Color-Reporting Drug Delivery

This article relates to:

Zifen Li, Yang Liu, Yiwei Wang, Yi Zheng, Chuan Peng, Zuojie Wang, Yeqiang Zhou, Xiaohan Dong, Prof. Mingming Ding

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202503875