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本文聚焦由低分子量分子(LMWMs)相分离形成的简单凝聚层。介绍了其基于表面活性剂和肽的极简设计策略,总结了凝聚层独特功能,如刺激响应结构转变,还展望了在生命起源、人工细胞等多领域的应用前景。
凝聚层的特性与研究背景
凝聚层(Coacervates)是通过分子组分间的缔合相互作用,经液 - 液相分离(liquid–liquid phase separation)形成的凝聚态、类似液体的聚集体。因其无膜的特性,凝聚层展现出独特的动态特征,像融合(coalescence)以及分子隔离(molecular sequestration)等。这些特性让凝聚层成为药物递送(drug delivery)和生物事件调控的极具潜力的平台,在生命科学和健康医学领域备受关注。
简单凝聚层的代表实例与设计策略
在这篇综述中,着重介绍了由相分离的低分子量分子(LMWMs)构成的简单凝聚层的典型例子。并且提出了一种基于表面活性剂和肽的,针对以 LMWMs 为基础的简单凝聚层的极简设计策略。
表面活性剂和肽在凝聚层的形成过程中起着关键作用。表面活性剂能够降低界面张力,促进相分离的发生;而肽则可以通过自身的氨基酸序列和结构特点,与其他分子相互作用,影响凝聚层的性质。通过合理设计表面活性剂和肽的组合以及它们之间的相互作用方式,可以构建出具有特定功能和性质的简单凝聚层。
凝聚层的独特功能
这些简单凝聚层具有多种独特功能,其中刺激响应结构转变是一大亮点。当外界环境发生变化,如温度、pH 值、离子强度等因素改变时,凝聚层能够做出响应,其结构会发生相应的转变。这种刺激响应性使得凝聚层在生物医学领域具有广阔的应用前景。例如,在药物递送方面,可以利用凝聚层对特定环境的响应,实现药物的精准释放;在生物传感(biosensing)中,能够通过凝聚层结构的变化来检测特定的生物分子或化学物质。
凝聚层的应用展望
精心设计的凝聚层液滴有望在众多领域得到广泛应用。在生命起源研究方面,凝聚层可能模拟早期生命形成过程中的一些关键步骤,为探索生命起源提供新的思路和模型。在人工细胞(artificial cells)开发领域,凝聚层可以作为构建人工细胞的基本组件,赋予人工细胞类似天然细胞的一些功能。在细胞内和体内蛋白质递送方面,凝聚层能够包裹蛋白质并将其运输到特定的细胞或组织中,实现蛋白质的精准传递。此外,在分子计算(molecular computing)领域,凝聚层的独特性质也可能为新型计算模式的发展提供基础 。