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  DNA、蛋白質和多糖等生物大分子具有獨特的螺旋結構。這些結構與識別、催化、復制、遺傳信息存儲等多種生物活性密切相關。從仿生學角度來看，人工折疊體因其能夠模擬生物大分子二級結構的折疊行為，且其螺旋方向易于調控從而備受關注。傳統的圓二色（CD）光譜技術不夠直觀，另外，通過高分辨率原子力顯微鏡（AFM）直接觀測螺旋結構具有樣品制備過程耗時繁瑣的缺點。因此，開發一種簡便、快速、經濟的方法來直接觀測和監控螺旋反轉行為具有重要價值。

  近日，香港中文大學（深圳）唐本忠教授、丘子杰教授，香港科技大學林榮業教授，華中科技大學廖永貴教授借助四苯乙烯功能化的半花菁染（圖1），該染料對微環境極性、黏度具有高敏感性，可直接可視化并監測水溶性聚間苯撐乙炔基折疊體中溶劑驅動的螺旋反轉過程（圖1）。該折疊體在水溶液中呈左旋螺旋構象，染料在靜電作用和疏水作用的驅動下進入折疊體溝槽，在一系列氫鍵作用下，其分子內運動受到有效限制，溝槽的低極性環境導致染料呈黃色熒光（圖2）。當加入四氫呋喃改變溶劑環境后，折疊體手性側基構象從anti變為syn，導致主鏈螺旋構象由左旋轉變為右旋，且染料的結合方式由溝槽結合轉變為表面結合，分子運動受限程度降低、分子內電荷轉移增強，最終溶液熒光變為紅色，指示螺旋反轉的發生（圖3）。此外，該折疊體在水/乙腈和水/二甲基亞砜中也出現螺旋反轉行為，通過染料仍可以實現熒光顏色由黃色轉變紅色的可視化檢測（圖4）。本研究為理解生物大分子的構象轉變提供了有力工具，并為深入探究螺旋結構的動態行為提供了思路。

圖1 在四苯乙烯功能化半花菁染料輔助下，溶劑誘導聚間苯撐乙炔基折疊體螺旋反轉的熒光顏色切換可視化示意圖

圖2 折疊體的合成路線以及與染料在水溶液中的結合行為

圖3 折疊體在水/四氫呋喃混合溶劑中螺旋反轉的熒光可視化

圖4 折疊體在水/乙腈和水/二甲基亞砜混合溶劑中螺旋反轉的熒光可視化

  該工作開發的簡便、快速、可靠的檢測方法實現了對水溶性聚間苯撐乙炔類折疊體螺旋反轉過程的熒光監測。與傳統檢測技術相比，該可視化方法無需繁瑣耗時的樣品前處理，也無需復雜的化學修飾。相關論文以“Fluorescence Visualization of Helix Inversion in Biomimic Polymeric Foldamer.”為題發表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上（DOI: 10.1002/ange.202512834）。文章的第一作者是香港科技大學博士后邱原，通訊作者為香港中文大學（深圳）唐本忠教授、丘子杰教授，香港科技大學林榮業教授，華中科技大學廖永貴教授。該研究得到國家自然科學基金委、廣東省自然科學基金、深圳市科技創新委員會項目、深圳市科技計劃項目和香港創新科技署項目的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/ange.202512834