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POSTECH开发了像乐高积木一样的自组装人造微管

导读 简单的乐高积木可以组装成更复杂的结构,然后可以联想到各种复杂的建筑,从汽车、火箭、轮船到巨大的城堡、游乐园。这种多步组装事件,即所

简单的乐高积木可以组装成更复杂的结构,然后可以联想到各种复杂的建筑,从汽车、火箭、轮船到巨大的城堡、游乐园。这种多步组装事件,即所谓的“分级自组装”,也发生在活生物体中。

POS化学系Kimoon Kim教授及其研究团队(基础科学研究所自组装与复杂性研究中心)发现,基于葫芦素1的主客体复合物聚合成线性聚合物链,并进一步相互关联。2)它们的形状相互互补,通过范德华相互作用形成中空微管。2)他们的新发现作为最新消息发表在世界著名化学杂志之一的《Angewandte Chemie》国际版上。

微管存在于动植物的活细胞中,在维持细胞结构、细胞迁移和细胞内运输中起着重要作用。换句话说,当微管的形成或解离出现问题时,细胞分裂和细胞内运输等基本细胞功能无法进行。

这些微管是由纳米球蛋白质的分级自组装形成的,微管3)生长成线性原纤维。4)随后,将这些前体组装在一起,以构建长度超过几十微米的多链管状结构。

在他们发现之前,多年来已经进行了许多尝试来模仿微管的自组装。然而,天然微管在分子水平上的形成机制尚不清楚。

为了制造人工微管,研究小组使用了以葫芦素为基础、两端带有两个巯基的主客体复合物作为构建模块。结构单元通过二硫键的形成组装成一维线性聚合物。然后,通过范德瓦尔斯相互作用,这些聚合物被横向结合成类似于天然微管的中空圆柱形结构。人造微管的形成通过各种光谱和显微研究来表征,包括浦项光源的X射线衍射。

特别是研究小组发现,聚合物链本身变得直而僵硬,最终在聚合物生长过程中出现了乐高积木形状的自我互补。令人惊讶的是,一条链的凸起结构与相邻链的凹陷部分匹配得很好,因此允许聚合物链横向结合。

论文的第一作者Wooseup Hwang解释说:“我们发现以前的研究侧重于模仿微管的结构。与常规研究不同,我们试图模仿微管的形成机制和结构。”

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