形态发生胶体

《Nature Communications》：Morphogenic colloids

　　

摘要

形态发生是生命活动中至关重要的动态过程，通过这一过程，结构与分区形成，从而产生具有功能的架构。由于这类转变源于紧密关联的物理化学过程，因此通过合成方法复制它们仍然具有挑战性。在此，我们展示了一种简易平台：暴露于两亲性三嵌段共聚物（BCPs）中的乳液滴能够通过可逆的形状变化和拓扑转变，再现生物形态发生的核心特征。这些液滴会发生拓扑重构，进而自发且无选择性地吸收周围的水相，包括悬浮的胶体物质。在平衡状态下，BCPs的界面自组装与液滴膨胀共同作用，使得多种非球形形态得以稳定存在，而这些形态可以通过调整BCPs的浓度或温度实现可逆调控。这类转变可以在大量单分散液滴中同步引发，并通过光聚合永久固定。这一成分简单的平台为研究形态发生的物理原理提供了便捷模型，同时有助于推动胶体系统向具有生物学相关复杂性和类生命适应性的方向发展。