多組分自組裝是構建復雜超分子系統和功能材料的關鍵策略，其通過整合單體的多功能性賦予材料新興特性。然而，由于非共價相互作用的復雜性，精確調控共聚路徑、分子排列及組裝形貌仍是巨大挑戰。尤其在雙組分體系中，控制共聚物組成、長度和微觀結構仍缺乏深入理解，且難以實現可重現的熱力學與動力學產物控制。盡管嵌段和無規超分子共聚物已有較多研究，但交替共聚物因需形成異源二聚體而更為罕見，亟待開發新的互補相互作用工具箱。

分子設計與形貌表征

研究設計了兩類含對映體oLA（L型oLLA與D型oDLA）、GVQAVY肽段及親水性精氨酸的共軛體（圖1a）。單一組分自組裝時，L-A與D-A均形成直纖維（直徑約14.9 nm），符合松散雙層堆疊模型（圖1c,d,f,g）。而等摩爾混合后，共聚物（L-A）-co-（D-A）則形成螺旋纖維（直徑9.0 nm），AFM高度顯著降低（圖1e,h）。這種形態劇變源于oLLA與oDLA的立體絡合作用，促使分子交錯排列（圖1b），直徑與交錯雙層模型的理論值（9.5 nm）高度吻合。預組裝實驗進一步證實，互補手性尾鏈的強特異性作用驅動共聚而非均聚。

圖1. 分子設計與形貌表征 (a) 寡聚(L-乳酸) (oLLA, L, 紅色)、寡聚(D-乳酸) (oDLA, D, 黃色) 及肽序列 GVQAVYR (A, 藍色) 的化學結構。 (b) 交替超分子共聚物 (L-A)-co-(D-A) 示意圖。截面圖展示交錯雙層堆疊模型。 (c) L-A 均聚物、(d) D-A 均聚物 和 (e) (L-A)-co-(D-A) 共聚物的 TEM 圖像。 (f) L-A 均聚物、(g) D-A 均聚物 和 (h) (L-A)-co-(D-A) 共聚物的 AFM 圖像。 樣品條件：單一組分 L-A 或 D-A 濃度為 1 mM；L-A 與 D-A 混合體系摩爾比為 1:1，總濃度為 1 mM。 

光譜學與穩定性驗證

圓二色譜（CD）顯示：均聚物呈無規卷曲特征（負峰196 nm），而共聚物在190 nm/214 nm出現β-折疊信號，且強度高于均聚物疊加譜（圖2a）。FTIR中羰基峰從1755 cm?¹藍移至1749 cm?¹（圖2d），直接證明立體絡合形成。臨界膠束濃度（CMC）測定表明，共聚物CMC（4.6 μM）較均聚物（>143 μM）降低30倍以上（圖2c），揭示立體絡合顯著提升組裝穩定性。X射線衍射中11.8°衍射峰（對應7.5 Å周期）進一步支持oLA鏈的交替排列（圖S23）。

圖2. 超分子共聚物的光譜學與穩定性研究 (a) L-A、D-A 均聚物及 (L-A)-co-(D-A) 共聚物的圓二色譜（CD）。虛線為均聚物光譜疊加結果。 (b) 紫外-可見吸收光譜。 (c) 通過尼羅紅熒光探針法測定的臨界膠束濃度（CMC）曲線。 (d) 均聚物與共聚物的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）羰基伸縮振動區（1800–1700 cm?¹）。 

動力學與路徑普適性

時間分辨CD顯示：共聚物在1小時內從無規卷曲快速轉為β-折疊結構（圖3a）。通過四種路徑制備的共聚物（混合單體、單體與預組裝均聚物混合、雙均聚物混合）最終CD譜與形貌完全一致（圖3b,c），表明體系受熱力學平衡控制。預組裝均聚物的松散堆疊允許單體快速交換，實現動態重構。

圖3. 交替超分子共聚物的動力學研究及路徑 (a) 通過途徑 1 制備的 (L-A)-co-(D-A) 共聚物的時間分辨 CD 光譜。 (b) 四種不同路徑制備的共聚物在熱力學平衡下的 CD 光譜對比。 (c) 四種共聚物制備路徑示意圖： 途徑 1：新鮮溶解的 L-A 與 D-A 單體混合；途徑 2：新鮮 D-A 單體加入預組裝的 L-A 均聚物；途徑 3：新鮮 L-A 單體加入預組裝的 D-A 均聚物；途徑 4：預組裝的 L-A 與 D-A 均聚物混合。

氫鍵與立體絡合的競爭機制

當中央丙氨酸（A）被酪氨酸（Y）或苯丙氨酸（F）取代時，共聚物仍形成螺旋纖維（直徑9.2–9.7 nm）并顯示β-折疊特征（圖4a,b,e,f）。而替換為異亮氨酸（I）或纈氨酸（V）后，共聚物維持直纖維形態（直徑14.0–14.6 nm），CD譜與均聚物相似，且無立體絡合證據（圖4c,d,g,h）。這表明強β-折疊肽段通過增強氫鍵抑制了立體絡合，導致共聚從交替有序轉為無規排列（圖4i）。

圖4. 肽序列調控對共聚行為的影響 (a–d) (L-X)-co-(D-X) 共聚物的 TEM 圖像（X 為肽序列 GVQXVYR 中的中央殘基）。各圖右上角標注 X 殘基的化學結構。 (e–h) 對應 (a–d) 共聚體系的 CD 光譜（橢圓率單位：10? deg·cm²·dmol?¹）。 (i) 立體絡合作用（左）與氫鍵作用（右）分別主導交替型與無規型超分子共聚的示意圖。

總結與展望

該研究通過精準調控肽段氫鍵傾向與oLA立體絡合的競爭平衡，首次實現了熱力學穩定的交替超分子共聚。弱氫鍵體系中，立體絡合主導異源二聚化及交替排列；強氫鍵則導向無規共聚。這一發現不僅拓展了超分子共聚物庫，更為微結構精準調控提供了新范式——通過操縱同源/異源相互作用平衡，可定向設計功能化超分子材料。