郑轻大刘春森、天大宋健、埃因霍温理工大学E. W. Meijer《JACS》：仿生自调节水凝胶

主要观点总结

本文介绍了郑州轻工业大学刘春森教授团队与荷兰埃因霍温理工大学E.W.Meijer教授等合作，利用酶催化的化学反应网络，构筑了首例化学燃料驱动的仿生自调节水凝胶。该水凝胶能够在不经过溶液相的情况下实现自发的Gel–to-Gel转变，并伴随超螺旋到单螺旋的手性反转。该研究为开发可编程仿生手性软材料提供了全新思路。

关键观点总结

关键观点1: 超螺旋结构在生物体系中的重要性

胶原蛋白的超螺旋结构为其提供了优异的结构支撑能力，并参与多种生命过程的调控。

关键观点2: 研究背景及挑战

尽管超螺旋结构在自然界中广泛存在，但在人工系统中构建具备类似天然体系的复杂性和动态可逆手性行为仍然面临挑战。

关键观点3: 新的研究发现

研究团队以鸟苷和吡啶-4-硼酸为前驱体，构筑了首例化学燃料驱动的仿生自调节水凝胶。该体系能够在不经过溶液相的情况下实现自发的Gel–to-Gel转变，伴随超螺旋到单螺旋的手性反转。

关键观点4: 研究的创新点和优势

与传统的Gel–Sol–Gel体系相比，该系统的独特优势在于具备动态稳定性、跨尺度可控性和仿生适应性。它能够实现从分子手性到超螺旋拓扑的多级动态调控，模拟胶原蛋白的超螺旋结构与应力响应行为。

关键观点5: 研究成果的应用前景

这项研究为开发可编程仿生手性软材料提供了全新思路，具有潜在的应用价值。

文章预览

超螺旋结构在自然界中广泛存在，在维持生物体系的稳定性、适应性及功能性方面发挥着重要作用。胶原蛋白作为一种关键的结构蛋白，由三条左手 α 链缠绕形成右手超螺旋，其分级结构与动态构象适应性共同赋予其优异的结构支撑能力，并参与多种生命过程的调控。在人工系统中构建具备类似天然体系的结构复杂性和动态可逆手性行为，依然面临着显著的挑战。 近日，郑州轻工业大学 刘春森 教授、荷兰埃因霍温理工大学 E. W. Meijer 教授、 李晶晶 博士 、 天津大学 宋健 教授等合作， 以鸟苷和 吡啶 -4- 硼酸 为前驱体，利用酶催化的化学反应网络，构筑了首例 化学燃料驱动的仿生自调节水凝胶 （ 图 1 ） 。该体系能够在不经过溶液相的情况下，实现自发的 Gel–to–Gel 转变，并伴随超螺旋到单螺旋的手性反转。与传统的 Gel–Sol–Gel 体系相比，该 ………………………………