PNAS揭示了长期争论的协助组织细胞的分子组成

　　

多年来，我们已经知道一种被称为“多电解质复合物”的特殊分子组装有助于细胞保持自身的组织。这些复合物非常擅长形成界面，使两种液体分开:你的细胞用它们来创建隔室。这些能力使科学家们考虑将它们用于技术应用，包括过滤水，更好的电池，甚至水下胶水，以及更好的药物。

但几十年来，没有人确切地知道这些区域在多电解质复合物中是什么样子的。有带正电和带负电的链，但它们是如何排列的呢?它们是整齐地交替排列，还是更像一位俄罗斯科学家所说的“scrambled eggs”?

芝加哥大学普利兹克分子工程学院的一项新研究首次揭示了聚电解质复合物的内部结构。

“了解分子结构意味着你可以更精确地合成和制备它们，这为应用创造了机会，”研究报告的合著者Juan de Pablo说，他是Liew家族分子工程教授和阿贡国家实验室的高级科学家。

由de Pablo和普利兹克分子工程学院院长、阿贡国家实验室资深科学家Matt Tirrell领导的一组科学家进行了长达数年的探索，以揭开这个谜团。首先，博士后研究员Artem Rumyantsev(现为北卡罗来纳州立大学教师)和Heyi Liang开发了分子模型，并进行了数千次模拟，以及基于统计力学的理论计算，以了解这些分子最可能的组装方式。

接下来，由研究生Yan Fang和博士后研究员Angelika Neitzel(现就职于佛罗里达大学)领导的一个小组在实验室中努力创建这些分子的精确版本，并使用先进的技术来确定它们的结构。

观察这种分子细节的为数不多的方法之一是中子散射技术。这是通过向分子发射中子束(构成原子核的中性粒子)，然后根据中子散射的方式重建它们的模式来实现的。但通常情况下，带正电和带负电的链看起来是一样的。

为了区分它们，研究人员使用了一个聪明的技巧。两条链上都有氢原子。但研究小组用一种稍微不同的氢取代了带正电链中的氢原子，这种氢被称为氘，当中子从它身上散射出去时，它的表现就不同了。

通过这种方法，他们可以看到这些链确实有明显的小规模重复模式，尽管它们在长距离上并不是严格有序的。

科学家们解释说，一旦你知道了这些分子的分子结构，你就可以考虑将它们用于其他用途。除了对了解我们的身体和生物如何工作很重要外，多电解质复合物的独特能力使它们对科学家和工程师非常有吸引力。

Tirrell解释说:“这些液滴仍然含有大量的水，这使得它们的界面张力很低，所以它们倾向于封装物体或在表面上扩散并粘附，这都是非常有用的行为。”“你可以用它在体内输送药物，或者设计一种水下粘合剂。”

他补充说，这项研究是理论和实验科学小组如何合作的一个模型:“这是这两种方法的一个非常有力的结合。如果两组人单独工作，就不会发生这种情况。”

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Scattering Evidence of Positional Charge Correlations in Polyelectrolyte Complexes