Angew. Chem.：超支化聚合物用于构筑门控质子通道

天然存在的生物离子通道凭借其精妙的分子识别机制和动态调控能力，在维持细胞稳态和生理功能中起着不可替代的作用。然而，人工复现这类通道的高效传输性能、精准选择性和智能调控特性仍是一项极具挑战性的科学难题。具有环境响应性门控功能的人工质子通道至今仍未被成功开发，这一关键技术的缺失严重阻碍了其在靶向给药、生物传感等前沿医学领域的实际应用。

最近，杭州师范大学刘俊秋教授团队联合上海交通大学周永丰教授团队和西北工业大学闫毅教授团队创新性地发展了一种基于超支化聚合物构建高效人工质子通道的策略，并将该仿生通道用于癌症研究。研究团队创新性地采用一锅法阳离子开环聚合技术，成功合成了具有仿生质子传输特性的超支化聚合物。该材料通过构建氢键链网络，模拟了天然质子通道（NPCs）的选择性传输机制，实现了高效的质子跨膜转运，同时有效抑制了其他离子的渗透。电生理实验证实，超支化聚合物H3的质子传导效率（γ_H+ = 181 ± 4 pS）与天然通道在同一水平。在生物医学应用方面，该仿生通道能特异性干扰肿瘤细胞的pH调控系统，引发溶酶体功能紊乱和线粒体代谢异常。实验数据显示，其对U87MG和B16F10肿瘤细胞的IC50值分别达到0.23 μM和1.04 μM。研究团队还通过引入动态硒醚基团，开发出具有氧化还原响应特性的含硒超支化聚合物H3-Se聚合物，首次实现了仿生质子通道活性的智能调控（谷胱甘肽/双氧水响应）。这一突破性成果不仅为仿生离子通道的设计提供了新思路，也为开发肿瘤治疗策略开辟了新途

图1. 超支化聚合物的结构、调控机制以及抗癌机制示意图。

天然质子通道蛋白(NPCs)通过其氨基酸残基中的氮、氧原子构建了精密的氢键网络(HBCs)，采用独特的”hopping-relay”机制实现质子跨膜转运。基于超支化聚合物分子结构中含有丰富的氧原子位点，研究团队提出其可能模拟NPCs形成多级HBCs，从而建立高效的质子传输通路。

进一步系统评估了超支化聚合物的抗肿瘤效应及其分子机制。通过CCK-8细胞毒性实验发现（图5A），H3对恶性胶质瘤U87MG（IC₅₀=0.23 μM）和黑色素瘤B16F10（IC₅₀=1.04 μM）细胞均表现出显著杀伤作用，且对U87MG细胞具有更高的选择性。

论文信息

Hyperbranched Polymer-Based Multipath Proton Transmembrane Transport System with Redox-Switchable Characteristics for Cancer Cell Apoptosis

Cong Li, Yaqi Wu, Sheng Bao, Zhengwei Xu, Jing Yan, Hui Li, Xiaoxuan Yu, Zihui Weng, Jiayun Xu, Tingting Wang, Prof. Dr. Yongfeng Zhou, Dr. Tengfei Yan, Prof. Dr. Yi Yan, Prof. Dr. Junqiu Liu

博士生李聪为文章第一作者，杭师大刘俊秋教授、闫腾飞副教授、西工大闫毅教授和上海交通大学周永丰教授为论文的共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金，科技部重点研发计划等项目的资助与支持。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202500986