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手性結構在自然界中隨處可見，大到宇宙星云，小到蝸牛、牽牛花藤都有其特定手性。長期以來，化學家們一直利用手性現象在不同尺度下構筑手性結構，并賦予其獨特的生物、催化等性能。在分子層次，存在同時具有環和手性兩個特征的結構，例如具有手性碳的環烷烴結構，其呈現出船型或椅型的構象特征；在拓撲學中，具有奇特性能的莫比烏斯環也是一種同時具有環和手性特征的結構。然而，目前所知，在納米尺度，同時具有環和手性兩個特征的多級結構尚未見報道。

近期，華東理工大學材料學院林嘉平教授團隊在手性環狀納米結構的制備上取得了新發現。研究發現，聚(γ-芐基-L-谷氨酸酯)(PBLG)均聚物與聚(γ-芐基-L-谷氨酸酯)-嵌段-聚乙二醇(PBLG-b-PEG)嵌段共聚物二元體系在溶液中自組裝形成尺寸均勻、手性可控的螺旋環狀多級納米結構。通過調控嵌段共聚物與均聚物的共混比例，發現環狀結構是由均聚物組裝形成的。進一步的研究表明，該手性環的形成是一個連續的兩步自組裝過程：首先聚肽均聚物自組裝形成均勻的環狀結構，然后嵌段共聚物在均聚物環上自組裝形成具有手性螺旋的表面納米結構。值得注意的是，PBLG-b-PEG/PBLG體系自組裝形成的手性環表面的螺旋都是右旋手性的（圖a）。使用具有相反手性聚肽嵌段的PBDG-b-PEG進行自組裝，也可以得到手性環，但是表面螺紋都是左旋手性的（圖b）；而如果將PBDG-b-PEG和PBLG-b-PEG兩種嵌段共聚物與PBLG均聚物共混自組裝則可以得到無手性的、具有算珠狀表面的環狀組裝體（圖c）。研究工作首次報道了在納米尺度構筑具有手性的環狀多級結構，進一步加深了對曲面受限自組裝，以及曲面手性調控規律的認識，并為構筑各類復雜多級納米結構提供參考。

該工作由材料學院博士生徐鵬飛、青年教師高梁在蔡春華教授和林嘉平教授的指導下完成，相關工作以“Helical Toroids Self-Assembled from a Binary System of Polypeptide Homopolymer and Its Block Copolymer”為題發表在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202004102)，并已入選Hot Paper。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202004102