【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】環(huán)肽因剛性骨架結(jié)構(gòu)而具有較高的穩(wěn)定性、生物活性及較強的抗酶解能力，被視為新型生物基材料和藥物的理想分子基元。近日，中國科學院過程工程研究所研究員閆學海團隊研發(fā)出可生物降解和循環(huán)再利用的高熵非共價環(huán)肽(HECP)新型玻璃。這一新型玻璃具有顯著的抗結(jié)晶性、機械性能和酶耐受性，為新型醫(yī)療器件和智能功能材料的開發(fā)與應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。8月26日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》(Nature Nanotechnology)上。
 

　　此前，閆學海團隊開發(fā)出基于氨基酸和肽的可生物降解和循環(huán)利用的玻璃材料。這種非共價生物分子玻璃可為傳統(tǒng)玻璃和塑料提供綠色、可持續(xù)發(fā)展的替代方案。在此基礎(chǔ)上，科研人員希望進一步研發(fā)出在復(fù)雜生理條件下更穩(wěn)定的非共價生物分子玻璃——環(huán)肽玻璃，但環(huán)肽分子極易結(jié)晶，限制了其玻璃化形成能力。
 

　　為此，該團隊采用高熵策略，實現(xiàn)了基于非共價作用的環(huán)肽玻璃的創(chuàng)制。研究通過熔融多種環(huán)肽創(chuàng)造高熵環(huán)境，利用淬火技術(shù)保持過冷液體中的多尺度分布的無序構(gòu)象，抑制其結(jié)晶，促進玻璃的形成。這一原理同樣適用于制備其他有機小分子的高熵非共價玻璃。HECP玻璃抗結(jié)晶性、機械性能和酶耐受性的提升，得益于玻璃中分子擴散的減緩和網(wǎng)絡(luò)連接性的增強。研究發(fā)現(xiàn)，通過對成分的精確調(diào)控，可以實現(xiàn)對這些性能的調(diào)節(jié)，為環(huán)肽藥物的可控釋放提供了新的可能。同時，HECP玻璃展現(xiàn)出整合染料和納米顆粒等其他功能基團的潛力，為多功能可持續(xù)非共價玻璃的設(shè)計和開發(fā)提供了方案。目前，這一工作處于實驗室研究階段，需要進一步研究。
 

　　研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學院相關(guān)項目的支持。
 

高熵非共價環(huán)肽玻璃的形成機制