分享一篇最近发表在Biomacromolecules上的文章， ROMP-based Glycopolymers with High Affinity for Mannose-Binding Lectins。这篇文章的通讯作者是来自法国勒芒大学的Laurent Fontaine 教授和Véronique Montembault教授。

糖基化聚合物是一类侧链含有糖单元的大分子，它可以比单糖表现出对互补凝集素（lectin，一类与糖发生特异性结合的蛋白）更强的分子识别作用。目前糖基化聚合物主要是通过含糖单体聚合而成，这种方法通常需要繁琐的保护-脱保护过程；另一种方法是使用含糖试剂对聚合物骨架聚合后修饰 (PPM)，但是这类侧链含有活泼官能团的聚合物较难制备，且通常聚合后修饰效率较低。在本文中，作者实现了降冰片烯侧链含氮杂内酯单体 (NBAzl) 的合成与聚合，氮杂内酯在PPM中可以与氨基反应形成双酰胺键，实现了糖基化聚合物的快速高效合成。

图1. A) 单体降冰片烯内酯NBAzl的合成；B) 钌基引发剂G3’引发NBAzl的开环易位聚合 (ROMP)

作者首先通过一步法将双环戊二烯DCPD热裂解的产物环戊二烯与乙烯基氮杂内酯VDM反应，DA加成后得到内型(endo)和外型(exo)混合的产物NBAzl（图1A），两者通过制备级高效液相色谱(HPLC)进行分离。

接着作者对两种单体分别尝试了开环易位聚合(ROMP)，使用Grubbs三代催化剂，用乙烯基醚淬灭聚合后通过核磁氢谱¹H NMR和尺寸排阻色谱SEC对聚合产物表征（图1B）。

外型单体exo-NBAzl相比于内型单体endo-NBAzl聚合速率快约60倍，对于100聚合度，endo-NBAzl需要在70 °C聚合36 h，而exo-NBAzl仅需1h就可完全转化，endo-NBAzl较低的反应活性可能是因为其空间位阻不利于聚合。两种单体都表现出控制良好的链式生长聚合，SEC呈现单峰分布，分散度(Đ)在1.12至1.38之间，单体消耗速率呈现一级动力学关系，并且分子量与转化率呈线性增长。（图2）

图2. Exo-NBAzl与Endo-NBAzl聚合动力学研究

作者用三种氨基功能化的糖：聚乙二醇甘露糖苷(TEG-Man)、庚基甘露糖苷(HMan)和聚乙二醇葡萄糖苷(TEG-Glc)对不同聚合度的P(exo-NBAzl)进聚合后修饰尝试（图3），预期不同的聚合度会带来与凝聚素不同的结合活性。作者在DMSO中将P(exo-NBAzl)与氨基官能化糖苷以1：1.2当量比在50 °C反应，通过透析冻干后得到高收率（55%~99%）的糖基化聚合物PNB_n-TEG-Man、PNB_n-HMan和PNB_n-TEG-Glc，作者用红外、核磁和SEC等手段验证了后修饰的高效进行。对于较大的聚合度，PNB₂₅₀-TEG-Man和PNB₂₅₀-TEG-Glc会发生聚集，在SEC上表现出峰展宽；侧链较疏水的PNB_n-HMan在不同聚合度下都会发生聚集。

图3. 使用氨基功能化糖对P(exo-NBAzl)s聚合后修饰

作者使用GLYcoDiag的GLYcoPROFILE评估了糖基化聚合物凝集素的结合抑制作用，使用竞争抑制的策略来测定每种聚合物的半数结合抑制浓度IC₅₀，同时测量小分子单糖的抑制能力作为对照。作者使用五种甘露糖结合凝集素对不同聚合度、不同侧链的聚合物进行评估，发现PNB-TEG-Man能够实现更有效的结合抑制作用，并且随着聚合度的增加，结合抑制能力增加。PNB-TEG-Man聚合物具有较强的协同抑制效应（相对单体抑制能力除以聚合度N），其中PNB₁₀₀-TEG-Man的协同效应最高，但聚合度进一步增加，协同效应下降。

总的来说，本研究设计并合成了侧链可官能化的降冰片烯单体NBAzl，并成功实现其可控链式聚合，利用聚合后修饰的策略制备了一系列侧链含糖苷结构的聚降冰片烯。作者探究了不同侧链糖基聚合物对不同甘露糖结合凝集素的结合抑制效果，发现PNB-TEG-Man对甘露糖结合凝集素都具有高抑制能力和协同抑制效率。

作者：ZHS  审校：JXD

DOI: 10.1021/acs.biomac.3c00406

Link: https://doi.org/10.1021/acs.biomac.3c00406