Citation：ACS Nano 2022, 16, 3, 4126–4138

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09860

一作：Bihan Wu

通讯作者：Huaimin Wang

【背景介绍】

由自组装和结晶形成的各向异性结构在生命系统中起着至关重要的作用。然而，自发形成可调控的低分子量液晶水凝胶仍然具有挑战性。

本文基于四肽设计了一种利用分子间相互作用驱动的双组分协同的纳米纤维组装模式，通过静电对的调控可实现对纳米纤维直径的调控。

【工作创新点】

【结果与讨论】

1.分子的设计与自组装

在分子的设计上考虑了侧链氨基酸的疏水性及电荷性质，同时还考虑了氨基酸手性的影响。通过TEM, AFM对形貌进行表征，通过CD, FTIR对构象进行表征。进一步通过NOESY和WAXS深入理解纳米结构的分子排列和堆叠。通过NOESY谱分析可知双组分组装中存在更加紧密的质子接触（EHγand R Hδ），证实了纤维的形成有两种肽协同组装形成。在WAXS中，散射环揭示了无定形相和高度无序肽堆叠模式，尤其是单组份组装体的散射强度远低于双组分组装体，这说明单组份组装提的结构不如双组分丰富。综上，组装过程的关键在于氢键，同时静电作用，疏水作用以及π-π堆叠共同驱动协同组装。

图1肽组装的构象及分子排列表征

2.水凝胶的双折射分析

各向异性材料(如晶体和排列的聚合物)导致折射率随光的偏振而变化，其差异被定义为双折射。偏光显微镜（POM）的图像在纤维水平提供了双折射的信息。POM图像提供了水凝胶的极化度和极化方位角，双组分水凝胶含有高双折射结构域，表明纳米纤维各向异性，而单组分多肽溶液几乎没有双折射性质。另外，在双组分组装体中，双折射区域的方位角分布基本均匀，说明水凝胶中含有一些线性排列的结构。根据Onsager理论，溶液中的平行排列会导致系统具有最小的排斥体积和最大的熵值，从而促进各项同性到各项异性的相分离。

图2肽凝胶的双折射表征（POM）

【结论】

本文设计一种双组分组装的低分子量水凝胶，通过NOESY, WAXS和POM对分子排列进行分析。没有使用XRD分析分子排列的原因可能是溶液是难以分离晶体结构。