Vand hjælper med den uventede og ultrahurtige syntese af kollagenlignende syntetisk poly-L-prolin

I arbejde offentliggjort online for nylig i National Science Review, et hold ledet af prof. Hua Lu fra College of Chemistry and Molecular Engineering ved Peking University rapporterede om et overraskende fund. I processen med at studere ROP af ProNCA, en type reaktion, der ellers ville være blevet udført i en tør boks, opdagede holdet ultrahurtig og kontrolleret polymerisation i vandige opløsninger.

ProNCA monomer er let hydrolyserbar og opløseligheden af ​​produktet PLP i organiske opløsningsmidler er meget lav. På grund af dette dilemma tog ROP af ProNCA typisk op til en uge i tørre organiske opløsningsmidler, hvilket gav oligomerer med ringe kontrol med molekylvægten og dispersiteten. Den nye metode løste problemet ved blot at erstatte det vandfri organiske opløsningsmiddel med et blandet vand-acetonitril opløsningsmiddel, og polymerisationsreaktionen kan afsluttes på 30 sekunder for at opnå en oligoprolin med en polymerisationsgrad (DP) på 20, eller PLP med en DP op til 200 på 5 minutter.

Da polymerisationshastigheden er ekstremt hurtig og langt overstiger hastigheden af ​​sidereaktioner såsom monomerhydrolyse, er ROP'en således stærkt kontrolleret, hvilket manifesterer sig i high-end gruppetroskab, kædevækstkinetisk mønster, forudsigelig molekylvægt og snæver dispersitet, og en bred vifte af initiativtagere. Mekanistiske eksperimenter og beregninger af densitetsfunktionsteori (DFT) tyder tilsammen på, at vand fungerer som en proton-shuttle under polymerisation, der hjælper protonoverførslen i det hastighedsbestemmende trin, og derved sænker reaktionsenergibarrieren med så meget som 7,1 kcal/mol og accelererer polymerisation dramatisk.

På grund af de milde reaktionsbetingelser, enkel betjening og nem oprensning syntetiserede forskerne også asparaginase-PLP-konjugater ved at bruge asparaginase, et kræftlægemiddel, som initiator. I samarbejde med holdet af professor Song Yuqin fra Peking University Cancer Hospital fandt forskerne ud af, at asparaginase-PLP-konjugatet betydeligt kan forlænge blodcirkulationstiden for asparaginase, forbedre antitumor-effektiviteten in vivo og reducere immunogeniciteten sammenlignet med vild- type lægemiddelprotein. De to forskerhold er klar til yderligere at samarbejde om at udføre mere dybdegående præklinisk forskning og stræber efter at gavne patienter med akut lymfatisk leukæmi og NK/T-cellelymfom i fremtiden. Prof. Lu mener desuden, at PLP i sig selv også er potentielt nyttig i fødevareindustrien, kosmetik og mange andre materialer.

Samtidig kontrol over sekvens og dispersitet i multiblok-copolymerer