信息承载型肽模拟物的合成及其序列导向的动态共价自组装

该方案通过动态共价相互作用实现寡聚序列的信息导向组装，真实模拟了核酸的序列选择性杂交过程，同时增强了链间键的强度。动态共价组装通常局限于简单结构，因其键重排和错误校正能力有限。相比之下，通过逐步提高路易斯酸的浓度以促进键的解离，并进而催化键的重排，该技术克服了自组装系统中普遍存在的动力学捕获限制。

该方法可应用于多种利用共价键重排反应的领域，从缺陷率极低的共价有机框架到能够适应并容纳组织基质持续重塑的生物材料组织界面。初次实施该技术时，即使经过长时间退火，使用者仍可能遇到动力学捕获的组装产物。我们建议初次使用者尝试仅含醛基和仅含氨基残基的寡聚物之间的杂交，以简化编码信息，从而优化杂交过程。

开始此操作时，称取 0.125 克 FMOC 光敏保护固体支持树脂，并将其加入至带砂芯的自动合成仪反应容器中。将该容器插入合成仪的微波反应部分。用 DMF 填充主溶剂瓶，用含 20% 4-甲基哌啶的 DMF 溶液填充脱保护试剂瓶，并清空废液瓶。

接下来，分别配制溴乙酸和DIC的1摩尔溶液，溶剂为DMF，每种氨基酸残基对应的总体积均为1.5毫升；另将0.47毫升乙酸酐加入4.53毫升DMF中，配制成5毫升的封端溶液。在NMP中配制每种伯胺的0.5摩尔溶液，每种伯胺对应溶液的总体积应为2.5毫升，并额外再加入2.5毫升。

将所有溶液加入自动合成仪的流路系统中。使用自动多肽合成仪，按照文本方案所述，对树脂进行溶胀，脱除FMOC保护基团，并进行取代反应。随后，向配备三通旋塞的砂芯玻璃反应容器中加入5%二氯二甲基硅烷的DCE溶液至满，对容器内壁进行硅烷化处理。

静置30分钟后，将容器中的液体排干，并用DCE和甲醇洗涤。待容器干燥后，将树脂转移至其中。用二氯甲烷（DCM）洗涤树脂三次，每次使用5毫升，同时通过一个支管通入氮气鼓泡，并通过另一个支管抽真空。

干燥并保存树脂及其连接的寡聚肽类似物，直至进行脱保护和裂解。当准备继续操作时，若树脂已储存超过一天，需用五毫升 DMF 鼓泡 10 分钟使其重新溶胀。排空容器，并向玻璃肽合成容器中加入一个小磁力搅拌子和三毫升干燥 DCM。

称取每摩尔烯丙氧羰基（alloc group）对应0.1当量的钯催化剂和25当量的苯基硅烷。使用夹具将反应容器倾斜固定在搅拌器上方，使树脂在溶剂中保持悬浮状态的同时受到轻柔搅动，并盖紧容器以防止二氯甲烷（DCM）挥发。反应一小时后，滤除溶液，并用二氯甲烷洗涤树脂三次，每次使用5毫升。

然后，再重复一次 Alloc 去保护反应。接下来，依次用甲醇和二氯甲烷（DCM）各洗涤树脂两次，并将树脂和磁力搅拌子转移至一个 20 毫升的小瓶中。将树脂浸入 DMF 中，搅拌，并按照文本方案中所述进行裂解。

然后，使用注射器滤膜将游离的寡聚肽类似物从树脂上分离，并在减压条件下除去溶剂。用50%水和50%乙腈的混合溶液重新溶解肽类似物，并通过反相制备型高效液相色谱进行纯化。合并纯化后的组分，随后冷冻并冻干，得到类白色粉末。

使用ESI和MALDI质谱分析粉末。为评估纯度，对纯化的寡聚肽拟物进行分析型HPLC。首先，用无水乙腈分别配制用于自组装的每种寡聚肽拟物的10毫摩尔储备溶液，以及10毫摩尔三氟甲磺酸钪的储备溶液。

将每种肽拟物储备液各20微升加入一个装有磁力搅拌子的3毫升小瓶中。根据储备液中每个潜在胺键，加入1.5当量的三氟甲磺酸钪溶液，并加入足够的水和乙腈，形成200微升含2%水的乙腈溶液。在70摄氏度下轻轻搅拌两小时，以完成醛基的乙酰基脱保护及所有链段的解离。

此后，向小瓶中加入 200 微升氯仿和 2 毫升水。轻轻摇动小瓶。让混合物静置至少 15 分钟。

待完全相分离后，用微量注射器提取有机相。将有机相转移至新的小瓶中，在70摄氏度下搅拌六小时，以进行寡聚物退火。为展示信息编码肽素能够通过序列选择性动态共价自组装形成分子梯状结构，合成一条代表性链段，并将其与互补的肽素序列进行杂交。

单体NPAM和NPAL作为动态共价反应对，而NEEE有助于最终自组装产物的溶解性。在完成固相次单体合成后，去除alloc保护基团。在去保护前后，均通过405纳米光照从树脂上裂解部分产物，并采用电喷雾电离质谱法进行表征。

通过制备型高效液相色谱（prep HPLC）对序列进行纯化，然后冻干得到类白色粉末，并采用分析型高效液相色谱（analytical HPLC）确认其纯度。随后将寡聚肽类似物与其互补序列杂交，形成规整梯状结构，通过基质辅助激光解吸电离质谱（MALDI-MS）确认。进行此操作时，请注意留出足够时间使各层充分分离，直至水相变为透明，至少需要15分钟，以确保催化剂充分萃取。

完成此组装程序后，应进行质谱分析以确定杂交程度。此外，可采用电感耦合等离子体质谱或氟-19核磁共振（NMR）来评估提取后钪的浓度。尽管该技术是近期开发的，但我们预计，本研究中描述的仿生方法将在指导未来复杂纳米结构的设计及信息导向组装方面发挥重要作用。

此处使用的多种试剂具有危险性。操作这些或其他任何化学品时，请务必小心谨慎。应穿戴全部个人防护装备，并在通风橱内进行所有实验操作。