《Nat. Commu.》香港科技大学的先进设备可视化疏水作用

课本上虽然提及了疏水相互作用和协同作用，但没有写明确什么程度的协同效应有助于维持大分子装配稳定的疏水相互作用？香港科技大学的科学家们通过创新性微流体混合器监控疏水聚集诱导荧光使分子疏水相互作用和本体溶液的协同效应得到量化，

　　

生物通报道：疏水相互作用（hydrophobic interactions）是分子间作用力的一种主要类型，在许多生命过程中起重要作用。在生物系统中，疏水相互作用可以稳定蛋白质内部核心，形成脂质囊泡，将营养物质储存在细胞之中。

疏水作用有别于偶极-偶极相互作用和范德瓦尔斯力等其他基本分子间作用力的地方在于，疏水作用具有“协同效应”特性。这意味着，当存在多个（2个以上）分子时，分子之间相互作用的整体强度远大于一对分子之间的作用力。

课本上虽然提及了疏水相互作用和协同作用，但没有写明确什么程度的协同效应有助于维持大分子装配稳定的疏水相互作用？通过实验量化协同作用是解决这一长期存在的难题的一大障碍，因为该协同作用起源于H2O氢键网络疏水性的集体运动。

香港科技大学的科学家们通过创新性微流体混合器监控疏水聚集诱导荧光设计克服了这些挑战。这款设备不仅使分子疏水相互作用和本体溶液的协同效应得到量化，还提供了一个明确的、定量的证据表明，受成核生长理论（nucleation-growth theory）巩固的疏水聚集过程中，协同作用起关键作用。这项最新发现发表于《Nature Communications》杂志。

“为了定量疏水相互作用，我们在微秒时间尺度实时监测了散装溶液中的疏水聚集，”文章作者黄旭辉教授说。“我们利用微流控装置研究了水溶液和疏水溶质快速混合时因聚集引发的荧光，然后将测量得到的荧光拟合到动态成核生长理论中。”

“最先进的微流体装置使我们能在微秒时间尺度上跟踪溶质分子聚集。我们的研究结果表明，疏水单体到聚合体的附着发生在亚微秒（sub-microsecond），”文章另一位作者姚舒怀教授说。

原文标题：Real-time monitoring of hydrophobic aggregation reveals a critical role of cooperativity in hydrophobic effect

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