科學家實現從有序到無序的肽多尺度自組裝

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對于生物分子自組裝的研究不僅有助于理解細胞功能和疾病發病機制，同時為構建功能獨特的綠色生態材料體系提供了有效手段。

近期，中國科學院過程工程研究所研究員閆學海團隊受邀總結了該團隊在肽自組裝和多尺度過程機制方面的研究進展，包括發現液滴樣無序結構，揭示液-液相分離（LLPS）介導的多步去溶劑化肽自組裝新機制，開發長程無序的固體玻璃新材料，并提出了下一代肽材料設計和開發的重點方向。相關工作發表在Accounts of Chemical Research上，并被選作封面圖。

Accounts of Chemical Research封面圖。科研團隊供圖

自然界中隨處可見的生物分子自組裝產生了有序和無序的超分子結構，從而實現了分子識別和信號轉導等獨特的生物功能。與有序結構相比，無序結構通常以熱力學亞穩態的形式存在，因其存在時間短暫而難以觀察。

隨著深入研究，人們逐漸發現了凝聚體液滴或玻璃等一些無序結構。然而，如何精確控制自組裝過程，特別是確保無序結構的穩定性和完整性，仍然是肽自組裝領域面臨的一大挑戰。

閆學海帶領的科研團隊長期專注于生物分子自組裝、多尺度過程機制和生物醫藥應用的研究。基于前期在肽自組裝有序結構方面的研究，研究團隊發現了調控肽自組裝過程新方法，以實現有序結構的構建及其功能應用。

此外，在肽自組裝無序結構方面，研究團隊重點針對瞬時發生的液滴狀無序結構，揭示了肽自組裝過程是由液-液相分離（LLPS）介導的多步去溶劑化過程，以及調控亞穩液滴以得到具有不同形貌和功能的有序結構的新方法。

科研團隊還發現了肽自組裝中的長程無序固體玻璃結構，及其可降解性、可加工的性能優勢，為發展新型可植入器件和遞藥系統提供了新的契機。

在最新發表的論文中，研究團隊進一步對肽自組裝領域無序結構仍待探索的若干研究方向進行了展望，包括結合計算機模擬預測無序結構，利用原位成像和跟蹤技術揭示無序結構性質等。

研究人員表示，持續研究和開發從有序到無序的肽自組裝過程，為精確調節無序結構和功能應用提供了指導。對于氨基酸和肽等分子通過LLPS形成凝聚體的研究，也為仿生原始細胞的開發提供了一種方法，有助于理解生物進化過程和一些疾病的發病機制。而無序玻璃結構因良好生物降解性、可加工性及環保性，有望在藥物遞送等生物醫學領域和可穿戴設備等可加工器件領域中獲得廣泛應用。

閆學海和項目研究員邢蕊蕊為該文章的共同通訊作者，博士后常蕊和副研究員袁成前為共同第一作者。