科学家发现超分子液液相分离，为生物纤维相分离开启新大门

大分子和超分子之间有许多相似之处。主要区别在于前者是通过共价键连接的聚合物，而后者是通过非共价键连接的聚合物。

聚合物可以在溶液中形成均相溶液、非均相溶液、凝胶或沉淀。

其中，通过液-液分离可以生成聚合物的非均相溶液，受到了生物学家、生物物理学家、化学家、药剂师等人士的高度关注。

聚合物的液-液分离越来越被视为细胞中无膜细胞器形成的原因，这与细胞功能、疾病发展和药物开发密切相关。

另一方面，超分子具有非共价可逆聚合、模块化、响应性和生物相容性等独特特性，在生物医学领域具有良好的应用潜力。

而且，超分子可以满足陶瓷、金属和聚合物等许多传统医用材料无法满足的医疗需求。

然而奇怪的是，在大量关于超分子溶液的文献中，人们只讨论了均相溶液、凝胶或沉淀物，而超分子的液-液分离却奇迹般地逃过了人们的关注。

超分子与聚合物的相似度如此之高，超分子能否进行液-液分离？

（来源:自然）

傅海林和他的团队目前正在荷兰埃因霍温理工大学从事博士后研究，他们在一个通宵实验中意外发现了一个新现象。

也就是说，荧光标记的水溶性超分子UPy-Gly随着时间的推移从均相溶液变为非均相溶液，并且在某些液体区域的浓度明显高于其他液体区域。

这一发现表明，在它们的超分子中发生了液-液分离。在此基础上，他们通过各种表征方法进行了深入研究。

研究发现，超分子在液-液分离后形成液晶态，液晶态的构型可以通过溶液的拥挤效应进行调控。

然而，对于超分子液晶相，它不同于普通的小分子液晶相和生物纤维液晶相。

主要原因是超分子聚合会导致溶液在一段时间内处于非平衡状态，并会改变液晶的动力学性质、形态、内部排列、力学性质等许多性质。

因此，傅海林项目的最初重点是液-液分离超分子和聚合物系统之间的相互作用。

在这个系统中，研究小组发现了很多有趣的现象，但由于系统的组成成分复杂，实验现象很难解释，因此他们大大简化了实验并做了大量的控制实验。

偶然发现上述现象后，他们对之前的课题有了新的思考，决定选择超分子液液分离作为新的突破点。

研究这一现象后，他们对以前复杂系统中的现象有了更清晰的认识。这样，一开始的研究起点就成了论文写作时的研究终点。

傅海林说:“在这个项目有了明确的方向和良好的结果后，导师告诉我，他认为这个项目会失败，他还建议我同时研究其他项目，只是为了防止我的科研事业受到挫折。”

然而，这位导师后来说，他很高兴傅海林没有停止他的研究。“我希望导师报假警的原因可能是之前的题目太复杂了。不过，在导师的建议下，我简化了课题，整个研究迎来了转机。”傅海林说。吸奶器排行榜前十名百度百科

图|傅海林（来源:傅海林）

最后，相关论文发表在Nature【1】上，标题为“超分子聚合物通过液-液相分离形成晶体”。

傅海林是第一作者和共同通讯记者，荷兰埃因霍温理工大学教授E.W .梅耶尔是共同通讯记者。

图|相关论文（来源:Nature）

一位评论者认为这一发现是不寻常的、新颖的和令人兴奋的，但考虑到超分子的棒状结构，这是非常合理的。

另一位审稿人认为研究组使用了多种表征方法对各种实验现象进行了详细表征，技术质量较高，对超分子团簇生长过程的表征以及对液-液界面和液-固界面的研究达到了最高标准。

另一位评论者认为，超分子液-液分离的发现为生物纤维的相分离打开了一扇新的大门，因为合成的超分子具有非常高的化学多样性，并且易于修饰。

美国雪城大学的詹妮弗·罗斯教授专门为本文撰写了一篇新闻与观点文章，发表在同一期《自然》杂志上。

据报道，超分子可以作为液晶小分子的放大模拟物，这进一步有助于理解液晶的自组装。

此外，合成超分子的简单性及其化学多样性将更有利于阐明生物纤维在液-液分离中的挑战性问题。

同时，对于生物相容性超分子而言，具有易于调节的动态性质、内部排列和外部形态的超分子簇可用于制造通过液-液分离与细胞和组织动态相互作用的生物材料。

在现有超分子材料研究的基础上，他们认为超分子的液-液分离行为将导致更多具有创新功能的新材料的诞生。

图|傅海林（来源:埃因霍温理工大学/Bart van Overseek）

在研究超分子液-液分离的过程中，他们发现了许多有趣的现象，其中许多现象在其他液晶体系中从未观察到。

目前，研究小组正在与液晶领域的专家合作，以进一步了解超分子液晶。

此外，他们还在探索超分子化学的多样性，从而为超分子液-液分离带来更多可能性，从而利用超分子液-液分离构建更多可控的液体结构或固体结构，促进超分子在催化、生物医用材料等方面的应用。

另据报道，傅海林将于2024年9月加入西湖大学担任助理教授，目前正在招聘博士和博士后。如果您有兴趣，请联系h.fu@tue.nl或fuhailin@westlake.edu.cn。

参考资料:

1.超分子聚合物通过液-液相分离形成类胡萝卜素。《自然》杂志2024年第626期第1011至1018期。https://doi.org/10.1038/s41586-024-07034-7情侣分组一对情侣头像

运营/排版:何陈龙

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