這篇高水平論文給“多肽仿生材料與應用”畫像

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多肽仿生材料近年來備受學界和產業界關注。近日，天津大學化工學院青年教師王躍飛對多肽仿生礦化材料的合成機制、獨特性質及其應用進行了系統介紹和討論，并以通訊作者身份在國際期刊《化學學會評論》上發表綜述論文，并受邀作為當期封面論文。

據介紹，“多肽”經常出現在藥品或化妝品成分一欄。“多肽”是由氨基酸通過肽鍵連接而成的聚合物，是生命體的基本組成部分。仿生礦化則是模擬自然界中生物的礦化過程，如骨骼、牙齒、貝殼等的形成，利用生物分子在溫和條件下合成無機礦物。

多肽具有生物相容性好、結構多樣等優點，且表面含有豐富的活性基團，因此能夠通過仿生礦化調控無機材料的形成過程，實現對相關復合材料形態、大小和組成等性質的精確控制，并賦予其催化選擇性、結合靶向性和刺激響應性等。近年來，通過與人工智能結合，研究人員還能夠利用計算機理性設計構成多肽的氨基酸序列，精確控制多肽與無機物之間的相互作用，得到自然界中無法得到的多級精細結構。

多肽仿生礦化材料由于具有獨特的光學、催化以及生物活性，在傳感檢測、生物成像、抗腫瘤、藥物遞送、牙齒和骨骼修復等領域均有廣泛應用。

王躍飛介紹，其代表性應用主要有三方面。一是應用于傳感檢測，形成的多肽-金屬膠體顆粒，具有獨特的光學活性、刺激響應特性以及多種特異性識別能力，可通過裸眼或者光譜儀檢測其變化，實現對多種活性物質，包括腫瘤標志物、金屬離子、抗原等的定性和定量檢測。二是在生物醫藥領域的應用，除已在生物成像中廣泛應用外，還有望用于藥物遞送和癌癥治療。此外，多肽及其形成的三維凝膠骨架結構，可用于受損牙齒修復和骨骼再生。三是在仿酶催化領域的應用，如天津大學團隊已成功創制了一系列性能優異的人工金屬酶，相對于天然酶，其具有更高的催化活性和穩定性，且成本低廉、選擇性高，有望替代天然酶用于藥物合成、能源催化等綠色化學化工領域。