基于组氨酸-锌配位驱动的层级多孔肌肽微球的可控组装及其生物应用

来自前沿领域的研究人员通过仿生策略，利用肌肽(Carnosine)-Zn(II)配位自组装构建了层级多孔微球体系。该研究采用原位液相透射电镜(LC-TEM)实时解析了从纳米簇到微球的逐级组装机制，所获材料兼具高孔隙率、本征荧光和生物分子负载能力，成功开发出可重复使用的无细胞合成纳米反应器，为生物催化、药物递送等领域提供了新型功能化平台。

　　

自然界通过蛋白质-金属协同作用精准调控生物矿化过程，这一现象启发了人工构建功能材料的创新策略。最新研究以组氨酸(His)残基的金属配位化学为核心，开发出肌肽(Carnosine)-Zn²⁺定向组装的层级多孔微球系统。通过扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)和扫描电镜(SEM)证实，Zn²⁺与肌肽的咪唑基团形成稳定配位，构建出具有纳米纤维次级结构的微球网络。

突破性采用原位液相透射电镜(LC-TEM)技术，首次捕捉到纳米簇→纳米纤维→微球的动态组装轨迹。所得材料呈现双模态孔道结构（微孔<2nm/介孔2-50nm），其本征蓝色荧光特性与高达80%的孔隙率相得益彰。这种独特的结构使微球成为理想的生物分子载体，在无细胞合成体系中展现出双重优势：既显著提升DNA转录/翻译效率，又能有效抵抗核酸酶降解。

功能验证表明，该微球可作为高效纳米反应器，连续完成多轮蛋白质合成（活性保持>90%），为合成生物学和精准医疗提供了模块化工具。这项研究不仅深化了对肽-金属配位化学的认知，更为设计智能生物材料开辟了新路径——从生物催化(biocatalysis)、药物控释到分子筛分，这种仿生多孔平台展现出广阔的应用前景。