从有序到无序肽多尺度自组装的进展

生物分子自组装研究有助于揭示细胞功能和疾病发病机制，也为构建具有独特功能的绿色生态材料系统提供了有效手段。近日，中国科学院过程工程研究所颜学海教授团队受邀总结其在肽自组装(PSA)和多尺度过程机理方面的进展。

该研究发表在《化学研究报告》上，包括发现液滴状无序结构、揭示液-液相分离(LLPS)介导的PSA多步去溶剂化新机制、开发新型固体玻璃长程无序材料的研究，并提出了下一代肽材料设计和开发的关键方向。

自然界中的生物分子自组装通过有序和无序的超分子结构产生独特的生物功能，例如分子识别和信号转导。与有序结构相比，无序结构通常以热力学亚稳态的形式存在，由于其存在时间短而难以观察。

随着研究的深入，研究人员逐渐发现了一些无序结构，例如凝聚的液滴或玻璃。然而，如何精确控制自组装过程，特别是确保无序结构的稳定性和完整性，仍然是PSA领域的重大挑战。

IPE的研究人员一直致力于生物分子自组装、多尺度过程机制和生物医学应用的研究。基于之前的工作，他们开发了新方法来调节PSA过程，以构建有序结构及其功能应用。

他们着眼于瞬时发生的液滴状无序结构，揭示了PSA过程是由LLPS介导的多步去溶剂化过程，以及亚稳态液滴的调制以获得具有不同形态和功能的有序结构。

此外，研究人员发现了长程无序固体玻璃结构，以及可降解性和可加工性的性能优势，这为新型植入装置和药物输送系统的开发提供了新的机遇。

肽自组装无序结构还有待探索，例如使用计算机模拟来预测无序结构，以及使用原位成像和跟踪技术来揭示无序结构的性质。PSA从有序到无序的持续研究和发展为无序结构的精确调控和功能应用提供了指导。

通过LLPS研究氨基酸和肽形成凝聚层，为仿生原始细胞的发育提供了一种方法，有助于我们了解生物进化过程和一些疾病的发病机制。无序玻璃结构由于其良好的生物降解性、可加工性和环境友好性，有望广泛应用于药物输送等生物医学领域和可穿戴设备等可加工设备。