两亲性l-丙氨酸和l-赖氨酸嵌段共聚物的构象-活性关系：从动态冰抑制机制到合理的分子设计

《Biological Psychiatry Global Open Science》：Conformation–Activity Relationship of Amphiphilic l?Alanine and l?Lysine Block Copolymers: From Dynamic Ice-Inhibition Mechanisms to Rational Molecular Design

通过分子动力学模拟发现， amphiphilic block copolymer PA-b-PK的动态α螺旋/coil结构与其冰抑制活性直接相关，设计环状变体限制构象柔性后显著提升冰-水界面垂直分离能力，为抗冻材料开发提供新策略。

　　

王海鹏|刘旭阳|蔡文生|邵学光

分析科学研究中心，天津生物传感与分子识别重点实验室，化学学院，新有机物质前沿科学中心，南开大学12538号，天津300071，中国

我们建立了l-丙氨酸和l-赖氨酸两亲嵌段共聚物（PA-b-PK）的构象灵活性与其抗冰活性之间的直接关系，发现合理限制构象变化是提高抗冻性能的关键策略。全原子分子动力学模拟显示，PA-b-PK在溶液中采用动态的α-螺旋/线圈混合结构，这种偏好在水冰点附近更为明显。与实验结果一致，模拟中的PA-b-PK更倾向于与冰的棱柱面和基底面结合，但吸附后过度的构象变化会削弱其抑制冰生长的能力。基于这一发现，我们设计了一种环化的PA-b-PK变体以限制其灵活性。这种锁定结构在冰-水界面形成了垂直分离的两亲层，从而比线性PA-b-PK具有更高的冰表面覆盖率及更强的冰生长抑制效果。这些计算结果验证了基于构象导向的设计方法，为开发高效的冷冻保护材料提供了理论框架。