ในทางเคมีโฟลดาเมอร์คือโมเลกุลสายโซ่ที่แยกจากกัน ( โอลิโกเมอร์ ) ที่พับตัวเป็น สถานะที่มีระเบียบ เชิงโครงสร้างในสารละลายพวกมันเป็นโมเลกุลเทียมที่เลียนแบบความสามารถของโปรตีนกรดนิวคลีอิกและพอลิแซ็กคาไรด์ในการพับตัวเป็นโครงสร้างที่กำหนดไว้อย่างดี เช่นα-เฮลิกซ์และβ-ชีทโครงสร้างของโฟลดาเมอร์มีความเสถียรโดยปฏิกิริยาที่ไม่ใช่ พันธะโควาเลนต์ ระหว่างโมโนเมอร์ที่ ไม่ติดกัน ^{[ 2 ] [ 3 ]} โฟลดาเมอร์ได้รับการศึกษาโดยมีเป้าหมายหลักในการออกแบบโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างที่คาดการณ์ได้ การศึกษาโฟลดาเมอร์เกี่ยวข้องกับหัวข้อของการประกอบตัวเองของโมเลกุลการจดจำโมเลกุลและเคมีโฮสต์-เกสต์

โฟลดาเมอร์อาจมีขนาดแตกต่างกัน แต่จะถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่พันธะโควาเลนต์และไม่ติดกัน คำจำกัดความนี้ไม่รวมโมเลกุลเช่นโพลี(ไอโซไซยาเนต) (ที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อโพลียูรีเทน ) และโพลี(โพรลีน)เนื่องจากโมเลกุลเหล่านี้พับเป็นเกลียวได้อย่างน่าเชื่อถือเนื่องจากปฏิสัมพันธ์โควาเลนต์ที่ติดกัน^{[ 4 ]}โฟลดาเมอร์มีปฏิกิริยาการพับแบบไดนามิก (คลี่ออก → พับ) ซึ่งการพับระดับมหภาคขนาดใหญ่เกิดจาก ผลกระทบ ของโซลโวโฟบิก (การยุบตัวแบบไฮโดรโฟบิก) ในขณะที่สถานะพลังงานสุดท้ายของโฟลดาเมอร์ที่พับแล้วเกิดจากปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่พันธะโควาเลนต์ ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างโครงสร้างตติยภูมิที่เสถียรที่สุด เนื่องจากสถานะที่พับและคลี่ออกอย่างสมบูรณ์นั้นเสถียรกว่าสถานะที่พับบางส่วนใดๆ^{[ 5 ]}

โครงสร้างของฟอลดาเมอร์มักจะสามารถทำนายได้จากลำดับหลักกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบไดนามิกของสมดุลการพับที่ระดับอะตอมภายใต้เงื่อนไขต่างๆ การวิเคราะห์ประเภทนี้อาจนำไปใช้กับโปรตีนขนาดเล็กได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ณ ปี 2024 เทคโนโลยีการคำนวณยังไม่สามารถจำลองลำดับทั้งหมดได้ ยกเว้นลำดับที่สั้นที่สุด^{[ 6 ]}

เส้นทางการพับของฟอลดาเมอร์สามารถกำหนดได้โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงจากโครงสร้างที่เหมาะสมซึ่งกำหนดโดยการทดลองภายใต้สภาวะทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ ที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจะวัดได้โดยการคำนวณค่า เบี่ยง เบนกำลังสองเฉลี่ยรากจากตำแหน่งอะตอมของโครงสร้างหลักที่เหมาะสม โครงสร้างของฟอลดาเมอร์ภายใต้สภาวะต่างๆ สามารถกำหนดได้โดยการคำนวณแล้วตรวจสอบโดยการทดลอง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิความหนืด ของตัวทำ ละลายความดัน ค่าpHและความเข้มข้นของเกลือ ล้วนให้ข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับโครงสร้างของฟอลดาเมอร์ การวัดจลนศาสตร์ของการพับรวมถึงสมดุลการพับทำให้สามารถสังเกตผลกระทบของสภาวะต่างๆ เหล่านี้ต่อโครงสร้างของฟอลดาเมอร์ได้^{[ 6 ]}

ตัวทำละลายมักมีอิทธิพลต่อการพับ ตัวอย่างเช่น เส้นทางการพับที่เกี่ยวข้องกับการยุบตัวแบบไฮโดร โฟบิก จะพับแตกต่างกันใน ตัวทำละลาย ที่ไม่เป็นขั้วความแตกต่างนี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าตัวทำละลายที่แตกต่างกันจะทำให้ตัวกลางที่แตกต่างกันของเส้นทางการพับมีเสถียรภาพมากขึ้น เช่นเดียวกับโครงสร้างฟอลดาเมอร์สุดท้ายที่แตกต่างกันโดยอาศัยปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่โคเวเลนต์ระหว่างโมเลกุล^{[ 6 ]}

ปฏิสัมพันธ์ ระหว่างโมเลกุลที่ไม่ใช่พันธะโควาเลนต์แม้แต่ละอย่างจะมีขนาดเล็ก แต่เมื่อรวมกันแล้วจะเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาเคมีอย่างมาก ด้านล่างนี้คือแรงระหว่างโมเลกุลทั่วไปที่นักเคมีใช้ในการออกแบบฟอลดาเมอร์

• พันธะไฮโดรเจน (โดยเฉพาะพันธะเปปไทด์ )
• การเรียงซ้อนพาย
• ผลกระทบ จากโซลโวโฟบิกซึ่งนำไปสู่การยุบตัวแบบไฮโดรโฟบิก
• แรงแวนเดอร์วาลส์
• แรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิต

โฟลดาเมอร์ถูกจัดประเภทออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ โฟลดาเมอร์เลียนแบบเปป ไทด์ โฟลดาเมอร์เลียนแบบนิวคลีโอไทด์ และโฟลดาเมอร์ที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต โฟลดาเมอร์เลียนแบบเปปไทด์เป็นโมเลกุลสังเคราะห์ที่เลียนแบบโครงสร้างของโปรตีน ในขณะที่โฟลดาเมอร์เลียนแบบนิวคลีโอไทด์มีพื้นฐานมาจากปฏิกิริยาในกรดนิวคลีอิก โฟลดาเมอร์ที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตมีความเสถียรโดยปฏิกิริยาอะโรมาติกและการถ่ายโอนประจุ ซึ่งโดยทั่วไปจะไม่พบในธรรมชาติ^{[ 2 ]} การออกแบบทั้งสามแบบที่อธิบายไว้ด้านล่างนี้เบี่ยงเบนจากคำจำกัดความที่เข้มงวดของโฟลดาเมอร์ของมัวร์^{[ 3 ]}ซึ่งไม่รวมโฟลดาเมอร์แบบเกลียว

โฟลดาเมอร์แบบเปปติโดมิเมติกมักจะทำลายคำจำกัดความของโฟลดาเมอร์ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ เนื่องจากพวกมันมักจะมี โครงสร้าง แบบเกลียวพวกมันเป็นจุดสำคัญในการวิจัยโฟลดาเมอร์เนื่องจากการออกแบบและความสามารถของพวกมัน^{[ 7 ] [ 8 ]} กลุ่มเปปติโดมิเมติกที่ใหญ่ที่สุดประกอบด้วย β- เปปไทด์ γ-เปปไทด์ และ δ-เปปไทด์ และการรวมกันของโมโนเมอร์ที่เป็นไปได้^{[ 8 ]}กรดอะมิโนของเปปไทด์เหล่านี้แตกต่างกันเพียงหนึ่ง (β) สอง (γ) หรือสาม (δ) คาร์บอนเมทิลีน แต่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนั้นลึกซึ้ง ลำดับเปปไทด์เหล่านี้ได้รับการศึกษาอย่างมากเนื่องจากการควบคุมลำดับนำไปสู่การทำนายการพับที่น่าเชื่อถือ นอกจากนี้ ด้วย คาร์บอน เมทิลีนหลายตัวระหว่างปลายคาร์บอกซิลและ ปลาย อะมิโนของพันธะเปปไทด์ที่อยู่ด้านข้าง สามารถออกแบบโซ่ข้าง R-group ที่แตกต่างกัน ได้ ตัวอย่างหนึ่งของความแปลกใหม่ของ β-เปปไทด์สามารถเห็นได้จากการค้นพบของ Reiser และเพื่อนร่วมงาน^{[ 9 ]} โดยใช้เฮเทอโรลิโกเปปไทด์ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนอัลฟาและกรดซิส-เบตา-อะมิโนไซโคลโพรเพนคาร์บอกซูลิก (ซิส-เบตา-ACC) พวกเขาพบการก่อตัวของลำดับเกลียวในโอลิโกเมอร์ที่มีความยาวเพียงเจ็ดหน่วยย่อยและกำหนดโครงสร้างในห้าหน่วยย่อย ซึ่งเป็นคุณสมบัติเฉพาะของเปปไทด์ที่มีกรดอะมิโนเบตาแบบวงแหวน^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

โดยทั่วไปแล้วนิวคลีโอไทโดมิเมติกส์ไม่จัดเป็นโฟลดาเมอร์ ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาเพื่อเลียนแบบเบส DNA เดี่ยว นิว คลีโอไซด์หรือนิวคลีโอไทด์เพื่อกำหนดเป้าหมาย DNA อย่างไม่จำเพาะเจาะจง^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} สิ่งเหล่านี้มีการใช้งานทางการแพทย์ที่หลากหลาย รวมถึงการต่อต้านมะเร็งการต่อต้านไวรัสและการ ต่อต้านเชื้อรา

ฟอลดาเมอร์แบบไร้ชีวภาพเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ออกแบบมาเพื่อแสดงการพับแบบไดนามิก พวกมันใช้ประโยชน์จากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่สำคัญที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ซึ่งได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยการออกแบบ ตัวอย่างหนึ่งคือโอลิโกไพร์โรลที่จัดเรียงตัวเมื่อจับกับแอนไอออนเช่นคลอไรด์ผ่านพันธะไฮโดรเจน (ดูรูป) การพับจะถูกเหนี่ยวนำเมื่อมีแอนไอออนอยู่ กลุ่มโพลีไพร์โรลมีข้อจำกัดทางโครงสร้างน้อยมากหากไม่มีแอนไอออน^{[ 17 ] [ 18 ]}

• โอลิโกเมอร์ของ m-ฟีนิลีนเอทินิลีนจะถูกผลักดันให้พับตัวเป็นโครงสร้างแบบเกลียวโดยแรงโซลโวโฟบิกและปฏิกิริยาการเรียงซ้อนของอะโรมาติก
• เบต้า-เปปไทด์ประกอบด้วยกรดอะมิโนที่มีหมู่CH เพิ่มเติมอีกหนึ่งหมู่₂เป็นหน่วยเชื่อมต่อระหว่างหมู่เอมีนและกรดคาร์บอกซิลิกมีความเสถียรต่อ การย่อยสลาย โดยเอนไซม์ ได้ดีกว่า และได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีฤทธิ์ต้านจุลชีพ
• เพปทอยด์เป็น โพลีไกลซีนที่ถูกแทนที่ด้วย Nซึ่งใช้ปฏิสัมพันธ์เชิงสเตอริกเพื่อพับเป็นโครงสร้างเกลียวคล้ายโพลีโพรลีนประเภท I ^{[ 19 ]}
• เอดาเมอร์ที่พับตัวในสารละลายในน้ำโดยอาศัยปฏิกิริยาการเรียงซ้อนแบบไฮโดรโฟบิกและอะโรมาติก
• ฟอลดาเมอร์โอลิโกอะไมด์อะโรมาติกตัวอย่างเหล่านี้เป็นฟอลดาเมอร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและมีโครงสร้างที่ชัดเจนที่สุด^{[ 20 ]}
• ฟอลดาเมอร์ อะริลาไมด์^{[ 21 ]}เช่นบริลาซิดิน

• อีวาน ฮุก; สเตฟาน เฮชท์ (2007) Folderamers: โครงสร้าง คุณสมบัติ และการประยุกต์ใช้งาน ไวน์ไฮม์: Wiley-VCH. ไอเอสบีเอ็น 978-3-527-31563-5.
• Goodman CM, Choi S, Shandler S, DeGrado WF (2007). "โฟลดาเมอร์เป็นกรอบอเนกประสงค์สำหรับการออกแบบและวิวัฒนาการของฟังก์ชัน" Nat . Chem. Biol . 3 (5): 252– 62. doi : 10.1038/nchembio876 . PMC  3810020. PMID  17438550 .

1. ^ Gellman, SH (1998). "Foldamers: a manifesto" (PDF) . Acc. Chem. Res . 31 (4): 173– 180. doi : 10.1021/ar960298r . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2008-05-13.
2. ^ Zhang DW, Zhao X, Hou JL, Li ZT (2012). "Aromatic Amide Foldamers: โครงสร้าง คุณสมบัติ และหน้าที่" Chem. Rev . 112 (10): 5271– 5316. doi : 10.1021/cr300116k . PMID 22871167 . 
3. ^ Juwarker, H.; Jeong, KS. (2010). "โฟลดาเมอร์ที่ควบคุมด้วยแอนไอออน" . Chem. Soc. Rev . 39 (10): 3664– 3674. doi : 10.1039/b926162c . PMID 20730154 .