碳水化合物是自然界中含量最丰富、最重要的生物大分子之一。尽管碳水化合物这个词听起来很简单,而且历史悠久,但它涵盖了非常广泛的研究范围,并在不同的研究学科中进行了扩展。在过去的十年中,ACSMacroLetters一直是从聚合物的角度发表与碳水化合物相关的研究论文的优秀平台。迄今为止,该期刊已发表了多篇与碳水化合物聚合物概念相关的论文。这些论文可以分为不同的主题(图1),从新的碳水化合物聚合物或多糖的合成、物理学和自组装到各种应用,包括靶向递送、复合物、免疫调节等。在这篇社论中,不同的主题ACSMacroLetters上发表的涉及碳水化合物相关论文的论文将进行总结,为评估碳水化合物聚合物领域的最新研究提供一种方法。上述主题不包括可以显示出令人印象深刻的用途范围的多糖基材料,例如那些包括 的材料,这是该领域的一个极其重要的方面,值得单独讨论。
图1.(a)过去十年ACSMacroLetters上发表的碳水化合物聚合物的标题和摘要中使用的关键字词云。这个词的大小反映了它出现的出版物数量。(b)按不同类型的碳水化合物聚合物分类的论文数量。
与碳水化合物相关的聚合物大致可分为三类(图2):(a)自然界中发现的多糖,通常为均聚物或杂聚物,包括 、糊精、琼脂糖等;(b)天然衍生的合成多糖,它是含有碳水化合物主链的聚合物,通过开环聚合或其他方法与由天然糖类制成的单体制成;(c)糖聚合物(包括糖肽),它们是以单糖或寡糖作为侧基的合成聚合物。ACSMacroLetters发表了几篇关于天然衍生的合成多糖和糖聚合物的新型合成的重要论文。
图2.该社论中讨论的不同类型的碳水化合物聚合物(每个结构都有参考标记)。
从聚合物物理学的角度来看,天然糖苷键和羟基使碳水化合物聚合物成为一个有趣的平台。环状或环状聚合物也具有有趣的拓扑结构和物理性质,其中链刚度的贡献不容忽视。Terao等人报道了环状直链淀粉为研究链刚度对环状聚合物的影响提供了机会,因为可以通过酶促制备具有超过个吡喃糖单元的环状聚合物。吡喃葡萄糖苷的2、3和6位游离羟基转化为三(苯基氨基甲 )导致链刚度显着增加,因为库恩长度从环状直链淀粉的4nm变为环状直链直链淀粉的16-22nm(苯基氨基甲 )(图3)。
图3.环状直链淀粉的库恩长度变化。
碳水化合物聚合物,特别是糖聚合物的应用,在过去十年中引起了极大的
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