近日，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所與以色列特拉維夫大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所合作提出了肽超分子結(jié)晶的“分級(jí)取向組織”理論模型，該模型區(qū)別于基于Ostwald熟化的傳統(tǒng)超分子組裝機(jī)理和晶體生長(zhǎng)理論，為新型超分子功能材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了理論指導(dǎo)。相關(guān)工作發(fā)表于Nature Reviews Chemistry。
　　長(zhǎng)程有序的層級(jí)自組裝和結(jié)晶普遍存在于自然界中，對(duì)生物體的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)和蛋白質(zhì)運(yùn)輸、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞分化等生理功能的發(fā)揮具有重要作用。對(duì)生物分子層級(jí)自組裝和結(jié)晶的研究不僅有助于人們?cè)诜肿铀缴险J(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成和功能，也為新型復(fù)雜生物材料的開發(fā)提供了新思路。然而，如何調(diào)節(jié)組裝過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單生物分子自組裝成核-生長(zhǎng)的調(diào)控，構(gòu)建層級(jí)有序組裝體和晶體是一個(gè)長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)。
　　過(guò)程工程所研究員閆學(xué)海團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于生物分子（尤其是寡肽）自組裝及其物理化學(xué)機(jī)制方面的研究，在其寡肽自組裝的分子機(jī)制和規(guī)律方面取得系列進(jìn)展。他們通過(guò)改變寡肽分子結(jié)構(gòu)，調(diào)控寡肽與光敏分子自組裝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)組裝體結(jié)構(gòu)和功能的可控構(gòu)筑（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1921-1927; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 10794-10802; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 17084–17088; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 2000-2004）；并重點(diǎn)對(duì)寡肽自組裝成核的初始階段進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)了微量溶劑在寡肽自組裝過(guò)程中的決定性作用；進(jìn)一步通過(guò)離子液體的引入減緩寡肽自組裝的速率，發(fā)現(xiàn)在寡肽自組裝成核初期，微量水的存在對(duì)于穩(wěn)定的寡肽分子團(tuán)簇的形成、成核的引發(fā)及生長(zhǎng)發(fā)揮著關(guān)鍵性作用（ACS Nano 2016, 10, 2138-2143; Small 2017, 13, 1702175; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5872-5876）。
　　基于前期基礎(chǔ)，研究人員通過(guò)對(duì)肽超分子組裝過(guò)程中頻繁出現(xiàn)的多尺度層級(jí)結(jié)構(gòu)現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)了肽超分子晶體形成的一般性規(guī)律，提出了“分級(jí)取向組織”的結(jié)晶理論模型，該模型也適用于其他有機(jī)小分子體系，有望在自組裝晶體和材料精準(zhǔn)構(gòu)筑方面獲得廣泛應(yīng)用。
　　該綜述文章的共同通訊作者為閆學(xué)海、Ehud Gazit和李峻柏，共同第一作者是袁成前和吉維，過(guò)程工程所為第一完成單位。相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院的支持。
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　　肽超分子晶體形成過(guò)程中的分級(jí)取向組織機(jī)理示意圖
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