[发明专利]具有离子跨膜传输活性的不对称聚苯撑乙炔寡聚物的制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于人工仿生技术领域，特别涉及一种具有离子跨膜传输活性的不对称聚苯撑 乙炔寡聚物的制备和应用。

背景技术

在跨膜运输的物质中，离子的传输由于与多种生命活动过程以及许多疾病的发生和发 展密切相关而引起科学家们的广泛关注，特别是对离子传输起主要作用的离子通道进行了 广泛而深入的研究。2003年，罗德里克·麦金农(Roderick MacKinnon)和彼得·阿格雷(Peter Agre)因在细胞膜通道方面做出的开创性贡献而获得诺贝尔化学奖。遗传或者后天病变导 致离子通道结构和功能的异常是多种疾病产生的根源，例如常见的癫痫、偏头痛、失聪、 先天性肌强直、老年痴呆(阿兹海默症)、帕金森症等等，因此研究修复和替代离子通道 的功能对于疾病的预防和诊治、新药研发等都具有非常重要的意义。

近几十年来通过对天然离子通道的研究，科学工作者们致力于构建人工离子传输体系 来模拟细胞膜上离子通道的结构与功能。构建人工离子传输体系来模拟这一天然运输过 程，其优势在于可以用简单的分子去模拟天然离子通道性能，为探索离子通道的作用机理 和诊治离子通道疾病提供了一种有效的方法。这类研究的目的涵盖的范围非常广泛，从一 开始单独的仿生到最近实际的生物医药领域的应用。1)在分子结构上，国内外很多课题 组都取得了突破性的成果，其中国外最具有代表性的如瑞士的Stefan Matile组的刚性杆木 桶板结构(rigid-rod oligophenyl barrel-stave structures)、美国的George W.Gokel组的氮杂 冠醚基于的双亲结构(hydraphile)、以及德国Ulrich Koert组的基于短杆菌肽的衍生结构 等构建的离子通道；国内如复旦大学黎占亭和侯军利研究员组的柱芳烃衍生物构建的水/ 氨基酸通道、上海交通大学的邵志峰教授组利用芳香大环衍生物构建的离子通道等。2) 在生物应用上，人工离子通道能有效地提供杀菌、抗癌和生物毒性等功能。例如Ghadiri 等设计合成的D,L-α环肽与革兰氏阳性菌和阴性菌膜具有很好的作用，增加膜通透性的同 时破坏细胞的渗透平衡从而起到了很好的杀菌效果；Voyer等设计合成的苯并冠醚-小肽杂 化体系对乳癌细胞(MDA)和老鼠的白血病细胞(P388)具有较高的细胞毒性；Gokel等 合成的hydraphiles除了具有杀菌作用外还对非转化的哺乳动物细胞HEK 293和Caco2癌 细胞具有较高的细胞毒性，并通过直接注射到病灶实现了荷瘤老鼠癌组织的损坏，结合使 用探针染料为其进一步的切除提供便利。

然而目前大部分构建的人工离子通道都是利用多分子自组装来构建的，大量非活性单 体的存在，导致整体的跨膜活性不是很高，其EC₅₀(跨膜活性达50％时所需通道分子的浓 度)值往往在10-100μM级，这种浓度需求大大地限制了其在生物医药领域的应用。而天 然离子通道如短杆菌肽等离子通道，它们往往只需要单个分子或两个分子就可以实现成功 跨膜，由于没有自组装体系中最低自组装浓度的限制，大大降低了所需通道分子的浓度， 其EC₅₀值降低至nM级。因此，如果我们将多分子自组装的超分子跨膜体系利用共价键融 合到单分子中，使其单个分子就能实现跨膜、离子传输的功能，势必会很大程度地提高分 子跨膜活性，增加其进一步实际生物医用的潜力。另外，由于单分子类人工离子通道其通 道传输的结构比较明确，在研究过程中还减少了许多其他附加情况的考虑与机理猜测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有离子跨膜传输活性的不对称聚 苯撑乙炔寡聚物及其制备和应用。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

本发明的第一目的在于提供一种具有离子跨膜传输活性的不对称聚苯撑乙炔寡聚物， 该不对称聚苯撑乙炔寡聚物具有如式(Ⅰ)所示的结构式：