【儀表網 研發快訊】環肽因剛性骨架結構而具有較高的穩定性、生物活性及較強的抗酶解能力，被視為新型生物基材料和藥物的理想分子基元。近日，中國科學院過程工程研究所研究員閆學海團隊研發出可生物降解和循環再利用的高熵非共價環肽(HECP)新型玻璃。這一新型玻璃具有顯著的抗結晶性、機械性能和酶耐受性，為新型醫療器件和智能功能材料的開發與應用提供了技術支撐。8月26日，相關研究成果發表在《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)上。
此前，閆學海團隊開發出基于氨基酸和肽的可生物降解和循環利用的玻璃材料。這種非共價生物分子玻璃可為傳統玻璃和塑料提供綠色、可持續發展的替代方案。在此基礎上，科研人員希望進一步研發出在復雜生理條件下更穩定的非共價生物分子玻璃——環肽玻璃，但環肽分子極易結晶，限制了其玻璃化形成能力。
為此，該團隊采用高熵策略，實現了基于非共價作用的環肽玻璃的創制。研究通過熔融多種環肽創造高熵環境，利用淬火技術保持過冷液體中的多尺度分布的無序構象，抑制其結晶，促進玻璃的形成。這一原理同樣適用于制備其他有機小分子的高熵非共價玻璃。HECP玻璃抗結晶性、機械性能和酶耐受性的提升，得益于玻璃中分子擴散的減緩和網絡連接性的增強。研究發現，通過對成分的精確調控，可以實現對這些性能的調節，為環肽藥物的可控釋放提供了新的可能。同時，HECP玻璃展現出整合染料和納米顆粒等其他功能基團的潛力，為多功能可持續非共價玻璃的設計和開發提供了方案。目前，這一工作處于實驗室研究階段，需要進一步研究。
研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中國科學院相關項目的支持。
高熵非共價環肽玻璃的形成機制
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