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    免疫系统是一个层级分明的防御网络，对材料的尺寸、形状及多尺度结构极为敏感。蛋白质与碳水化合物作为实现“自我–非我”识别的核心分子，因其优异的生物相容性和可编程结构，成为构建免疫调节生物材料的理想基石。它们不仅能增强免疫治疗的安全性与效能，也为精准免疫干预提供了新思路。然而，由于这类生物分子的结构复杂、组装难度高，结构参数对免疫反应的影响长期缺乏系统研究。近年来，随着分子组装与结构调控技术的发展，科学家已能精准调节这些材料的形态、尺寸与表面功能，为揭示“结构调控免疫功能”的内在规律提供了契机。

    基于此，复旦大学高分子科学系陈国颂教授团队近日在《Advanced Materials》上发表了题为“Immunofunctions of Protein and Carbohydrate Assemblies Modulated by Structures acrossing Scales as Biomaterials”的前瞻论文。该文系统阐述了蛋白质与碳水化合物组装体在多尺度结构调控下的免疫调节机制，为理解“结构–功能耦合”提供了新视角。研究指出，从分子尺度到介观尺度再到宏观材料层面，材料的尺寸、形貌及表面结构等参数均能显著影响免疫反应。例如，纳米尺寸的球形纳米颗粒主要经网格蛋白介导的内吞途径进入树突状细胞，而棒状或尖刺状结构则倾向于激活炎症小体信号通路（如NLRP3），诱导IL-1β、IL-18等炎性因子释放。尺寸还决定了淋巴结靶向效率，约20-200 nm的颗粒可高效引流至淋巴结，促进T/B细胞原位激活，而更大的颗粒则在注射位点形成抗原库，持续招募抗原提呈细胞并延长免疫激活时间。在材料设计层面，论文总结了多种精准调控蛋白与糖组装形貌的策略。例如，糖聚合物则可通过“去保护诱导自组装（DISA）”和“结晶驱动自组装（CDSA）”策略，获得可控的胶束、囊泡、纳米棒和二维片晶。在免疫功能方面，作者指出结构参数与免疫效应之间存在清晰的层级关联：尺寸影响细胞内吞与抗原递呈效率；形貌（如长径比、曲率）调控受体聚集与信号传导；表面配体的排列模式决定免疫受体的选择性结合；可变形或pH响应型结构则可在胞内触发形貌转变，增强抗原递送与交叉呈递效果。例如，含脂肪酶的糖囊泡在被树突状细胞内吞后可在胞内发生结构转变为胶束，从而促进抗原逃逸与T细胞激活；而pH响应型肽-糖纳米颗粒能在酸性环境中由球状转变为片状，破坏内体膜、激活NLRP3炎症小体并提高CD8⁺ T细胞应答。

图 1.形貌调节免疫反应的调节途径。

    在总结部分，该工作展望了未来发展的关键路径。一方面，将等温滴定量热等生物物理表征方法与免疫学分析技术相结合，有望为蛋白质和碳水化合物组装体的理性设计建立坚实的理论框架，从而系统提升其作用特异性与免疫调节功效。另一方面，人工智能正在加速这一领域的范式革新。迁移学习、生成算法与自然语言处理等AI技术，已成功应用于抗菌肽筛选、蛋白质界面设计及功能性治疗肽的生成中。这些方法显著增强了对自组装体结构与功能的预测与控制能力，为开发兼具结构精度与定制免疫功能的可编程组装体开辟了更广阔的设计空间，对于开发有效安全的生物大分子材料以及基于纳米医学的免疫治疗策略至关重要。

第一作者：史怡炜（复旦大学高分子科学系博士生）

通讯作者：陈国颂教授和李龙助理教授

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202509881