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此前，科研團(tuán)隊(duì)已創(chuàng)新性開發(fā)出一種基于氨基酸和肽的可生物降解和循環(huán)利用的玻璃材料，這種非共價(jià)生物分子玻璃可為傳統(tǒng)玻璃和塑料提供一種綠色、可持續(xù)發(fā)展的替代方案。在此基礎(chǔ)上，研究人員希望進(jìn)一步研發(fā)出在復(fù)雜生理?xiàng)l件下更為穩(wěn)定的非共價(jià)生物分子玻璃——環(huán)肽玻璃。

環(huán)肽具有剛性骨架結(jié)構(gòu)，因此有較高的穩(wěn)定性、生物活性，以及較強(qiáng)的抗酶解能力，被視為構(gòu)筑新型生物基材料和藥物的理想分子基元。

但環(huán)肽分子極易結(jié)晶，限制了其玻璃化形成能力。為此，研究團(tuán)隊(duì)采用高熵策略，首次實(shí)現(xiàn)了基于非共價(jià)作用的環(huán)肽玻璃的創(chuàng)制。通過熔融多種環(huán)肽創(chuàng)造高熵環(huán)境，利用淬火技術(shù)保持過冷液體中多尺度分布的無序構(gòu)象，有效抑制其結(jié)晶，最終促進(jìn)了玻璃的形成。

該原理適用于其他有機(jī)小分子高熵非共價(jià)玻璃的制備。環(huán)肽玻璃抗結(jié)晶性、機(jī)械性能和酶耐受性的提升得益于玻璃中分子擴(kuò)散的減緩和網(wǎng)絡(luò)連接性的增強(qiáng)。研究人員通過對(duì)成分的精確調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些性能的有效調(diào)節(jié)，這為環(huán)肽藥物的可控釋放提供了新的可能。

此外，環(huán)肽玻璃還顯示出整合染料和納米顆粒等其他功能基團(tuán)的潛力，為多功能可持續(xù)非共價(jià)玻璃的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了方案。

相關(guān)論文信息：

http://doi.org/10.1038/s41565-024-01766-3