控制相分离液滴以控制超分子肽水凝胶的机械性能

自组装肽超分子水凝胶在组织工程、药物递送和生物传感等各个领域都显示出巨大的应用前景。

精确灵活地控制肽水凝胶的机械性能以匹配目标应用非常重要。调节超分子水凝胶力学性能的常用方法一般包括：改变配方(不同肽序列、添加交联剂)或改变环境条件(浓度、温度、pH和离子)，两者都不可避免地改变化学性质水凝胶的组成。

现在，中国科学院过程工程研究所(IPE)的研究人员探索了利用液-液相分离(LLPS)介导的自组装原理在不改变化学成分的情况下控制水凝胶机械性能的策略水凝胶。

该研究于 4 月 17 日发表在Matter上。

在水凝胶的制备中，相分离液滴的数量和大小在自组装的早期阶段得到很好的控制，以调整自组装前体的纳米结构。这些前体可以是海胆状原纤维、珠状纺锤状原纤维或放射状原纤维簇。

当原纤维进一步生长并形成非共价交联网络时，前体之间的结构差异导致原纤维直径、原纤维数量和网络交联密度的差异，从而形成水凝胶材料不同的机械强度和恢复性。

研究人员发现，通过过程排序调整孵育温度和时间可以控制自组装前体。当水凝胶的化学成分保持不变时，最佳的初始孵育温度可以带来最佳的机械强度和可恢复性。最佳初始温度恰好是液滴转化为纳米纤维的温度。

他们通过实验和分子模拟进一步证实，在相变温度下，肽分子表现出强烈的聚集倾向、去溶剂化作用和动态亚稳态氢键，有利于原纤维分支，从而使水凝胶获得最佳的纳米原纤维在一定浓度条件下的强度和交联密度。

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