题目：只需加糖，碳水化合物就能诱导姜黄素自组装

期刊：Nature Communications

影响因子：14.9

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-019-08402-y

汇报人：刘俊-24级-硕士

文章报告了姜黄素这种疏水性分子利用糖类（尤其是果糖）通过非共价作用力自组装成定义明确的胶囊的情况。研究表明，在姜黄素水溶液中加入果糖可形成大小在 100 纳米到 150 纳米之间的纳米颗粒。自组装过程由果糖和姜黄素之间的氢键驱动，从而形成空心胶囊。研究还探讨了这些胶囊的结构稳定性和潜在应用，如模板聚合和纳米载体。

在自然界中，基于两亲分子的自组装过程是设计细胞等高阶结构不可或缺的一部分。其中，两亲糖蛋白或糖脂因其生物活性而发挥着举足轻重的作用。在这里，我们展示了糖（尤其是果糖）能够引导高度不溶性姜黄素的自组装，从而在非共价作用力的基础上形成定义明确的胶囊。只需在开放容器中混合果糖和姜黄素的水溶液，就能生成大小介于 100 纳米和 150 纳米之间的胶囊，与最初使用的浓度无关。我们的研究结果表明，果糖显示的氢键能诱导姜黄素等疏水分子自组装成有序的胞状结构，是在水中用姜黄素制造纳米颗粒的一种简单而几乎立竿见影的方法，具有模板聚合和纳米载体的潜力。

文章 “只需加糖即可实现姜黄素的碳水化合物诱导自组装 ”的研究背景源于对自然界自组装过程的理解，以及这些过程在创造新型纳米结构方面的潜在应用。

自组装是自然界中的一个基本过程，在这个过程中，分子在没有外部引导的情况下自发地组织成有序的结构。这一过程对于细胞和组织等复杂生物结构的形成至关重要。在参与自组装的各种分子中，同时具有亲水区和疏水区的两亲分子起着举足轻重的作用。这些分子可以形成胶束、脂质体和囊泡等结构，对细胞功能（如膜形成和信号传递）至关重要。

碳水化合物是许多生物过程的关键组成部分，具有结构和功能作用。例如，纤维素和甲壳素是结构性碳水化合物，而糖蛋白和糖脂则参与细胞间的信号传递和膜稳定。糖脂的两亲性使其能够与细胞膜相互作用，形成结构化的表面，使碳水化合物能够展现其多价特性。这种多价性对于与凝集素的相互作用至关重要，凝集素是一种能与特定碳水化合物结构结合的蛋白质。

受碳水化合物在自然系统中作用的启发，研究人员开发出了能模拟天然碳水化合物-凝集素相互作用多价性的自组装两亲糖共轭物。这些两亲糖通常由疏水段和亲水段之间的共价键组成，但氢键和π-π堆积等非共价作用力也会推动高阶结构的形成。这些结构可以是分子凝胶、纤维和带状，具体形式取决于特定的相互作用和构建模块的性质。

这项研究探索了姜黄素的自组装，姜黄素是一种疏水性分子，水溶性低，使用糖类，尤其是果糖。姜黄素是治疗癌症和阿尔茨海默病等多种疾病的潜在候选药物，但其溶解度低限制了其治疗应用。研究表明，果糖可以通过非共价相互作用（主要是氢键）诱导姜黄素自组装成定义明确的胶囊。这一过程可形成大小为 100 至 150 纳米的纳米颗粒，在药物输送和纳米技术方面具有潜在的应用价值。

这项研究意义重大，因为它强调了糖类驱动疏水分子自组装成有序纳米结构的能力。这种方法克服了姜黄素溶解度低的难题，为在水中利用姜黄素制造纳米颗粒提供了一种简单而高效的方法。研究结果还表明，糖类可在自组装过程中发挥关键作用，从而有可能开发出应用于医学、材料科学和其他领域的新型纳米材料。

总之，研究背景强调了自组装在自然界中的重要性、碳水化合物在生物系统中的作用，以及碳水化合物诱导的自组装在创造具有治疗和技术应用价值的新型纳米结构方面的潜力。

1、利用光谱学洞察果糖与姜黄素的相互作用

2、胶囊形成窗口

3、基于分子间作用力的结构稳定性

4、纳米胶囊的形态

研究表明，糖类（尤其是果糖）可以通过强氢键诱导姜黄素自组装成定义明确的中空纳米颗粒。这一过程提供了一种在水中用姜黄素制造纳米颗粒的简单而高效的方法，有望应用于模板聚合和纳米载体。研究结果凸显了基于糖的分子相互作用的强度未得到充分重视，并表明糖在自组装过程中可发挥重要作用。未来的工作可以探索使用其他糖类和疏水分子来创建类似的纳米结构，以用于各种应用。