超分子的案例
西北工業大學田威教授系統評述：超分子拓撲高分子的合成、組裝及功能
超分子聚合物是超分子科學和聚合物科學的交叉研究方向。與傳統的共價型聚合物不同，由非共價鍵作用（如：多重氫鍵、π-π堆積、金屬配位和主客體作用等）形成的超分子聚合物，具有動態可逆的本質和刺激響應性等物理化學性質。具有特定拓撲形態的超分子聚合物可稱為超分子拓撲高分子，其結合了非共價鍵的動態可逆特性和共價型拓撲高分子的結構特點與性質。超分子拓撲高分子的合成策略靈活多樣，不同構筑基元、拓撲結構和非共價鍵等可以呈現出不同的組合形式，極大地豐富了超分子聚合物的物種。超分子拓撲高分子還可以進一步自組裝形成不同形貌的聚集體，例如：膠束、囊泡、納米線、納米管和二維/三維結構等。由于動態可逆特性和特定功能基元的存在，超分子拓撲高分子自組裝體具有刺激響應等特性，因此有望在生物醫藥、光電器件和自修復材料等領域得到廣泛應用。
超分子拓撲高分子的研究方興未艾，建立新的理論機制和合成方法，發展組裝新結構和組裝新方法，實現其在特定應用領域的特有價值，仍然是本領域的重要發展方向和前沿研究課題。
西北工業大學田威教授課題組
應邀系統地評述了超分子拓撲高分子的最新進展。首先重點強調了利用直接或間接方法來構筑超支化、樹枝狀、星形、刷形、交聯型和環形等超分子拓撲高分子的策略，其次從內部結構參數和外部環境響應兩方面介紹了調控超分子自組裝行為的主要方法，然后對其在生物醫用材料、光電活性材料以及自修復材料等領域的潛在應用進行了較為全面的總結，最后指出了超分子拓撲高分子研究領域目前存在的關鍵問題和重要挑戰。
展開 《Science》子刊：超分子聚合物也可以像蛋白質一樣自折疊
圖文速讀
圖1 巴比妥酸酯的衍生分子自組裝成可自折疊的超分子聚合物
（A）共軛巴比妥酸酯的化學結構；（B）“超分子花結”通過曲率作用發生超分子聚合的示意圖；（C）通過快速（左側）和緩慢冷卻（右側）制備的超分子聚合物的自由能圖示；分子1的超分子聚合物在293K下放置0天（D），1天（E）和7天（F）后自折疊過程的AFM圖像，其中F的放大圖顯示了由虛線矩形包圍的彎曲鏈段。
圖2 超分子聚合物的高溫解離行為
（A）現制備（綠色）和放置7天（橙色）的超分子聚合物的SAXS曲線，黑色曲線是兩組數據之差所得的曲線，黑色虛線曲線是使用空心圓柱模型的模擬SAXS曲線；（B）不同溫度下超分子的紫外-可見（UV-Vis）光譜；（C）超分子溶液中聚集分子的摩爾分數（由470nm處的吸收變化算出）與溫度的關系曲線，黑色為冷卻過程，其它為在293K下放置不同時間的升溫過程；（D）不同濃度的超分子溶液中聚集分子的摩爾分數與溫度的關系曲線，內插圖為溫度與濃度的van't Hoff標準曲線；（E）可能的熱解離過程機理；（F）將現制的超分子聚合物旋涂到HOPG上，并加熱至343K后3分鐘的AFM圖像。
圖3 完全“錯誤折疊”的超分子聚合物
（A-D）通過以10 K/min的冷卻速率從373至293K冷卻1的熱溶液，制備的完全“錯誤折疊”超分子聚合物的AFM圖像；（E）在溶液中以10 K/min的冷卻速率制備的完全“錯誤折疊”的超分子聚合物的升溫曲線（紅色）。 并擬合為黑色實心曲線，同時給出以1 K/min的冷卻速率制備的超分子聚合物的升溫曲線（紫色）用以對比。
展開 南昌大學范杰平教授課題組在基于天然藥物的低分子量超分子水凝膠上的新進展
低分子量超分子水凝膠（LMWSHs）是一種低分子量凝膠因子的三維超分子自組裝體。傳統的聚合物水凝膠主要基于共價交聯的網絡，而超分子水凝膠中的網絡是通過凝膠因子之間的非共價相互作用形成的，包括靜電相互作用、氫鍵、疏水相互作用和范德華力等。LMWSHs可以積聚大量的水或生物流體，同時還具有易設計和環境刺激響應的特點，故在生物醫學應用、環境修復等方面受到了極大的關注。基于天然藥物簡單有機鹽的熱誘導溶膠-凝膠相變的LMWSHs鮮有報道。
圖1. 不同濃度的[Choline][OA]的溶膠/凝膠的熱響應行為
范杰平教授團隊通過酸堿反應以天然藥物齊墩果酸（OA）和膽堿（Choline）為原料制備簡單有機鹽（([Choline][OA]），并以[Choline][OA]為凝膠因子，在水中制備了LMWSHs。該LMWSHs表現出有趣的熱響應相轉變行為，如圖1所示，當濃度低于39.0 mg mL-1時（圖1A），在實驗溫度范圍內不能形成水凝膠，但是隨溫度升高，溶膠發生不可逆的透明-混濁轉變的現象；當濃度在39.0～45.0 mg mL-1（圖1B）之間時，室溫條件下形成溶膠，當溫度升高發生溶膠-凝膠相轉變，同時透明度下降，冷卻后凝膠又可變回溶膠；當濃度大于45.0 mg mL-1時（圖1C），室溫下即可形成水凝膠，當溫度升高仍為凝膠態，但發生不可逆的透明-混濁轉變。圖2d中LMWSHs的彈性和黏性模量都隨溫度的升高和提高，說明升高溫度有利于該超分子水凝膠的形成。
展開 基于水性油墨《Small》3D打印分層結構的超分子聚合物液晶水凝膠
當這樣的系統包含超分子聚合物時，原則上可以容易地剪切排列的納米級結構并產生本體各向異性性質。然而，使用常規制造技術，在3D水凝膠中可再現地制造和構圖對準的超分子域仍然是挑戰。
【科研摘要】
最近，
美國西北大學Samuel I. Stupp教授團隊報道了一種用于從水性超分子聚合物油墨中進行離子交聯的液晶水凝膠3D打印的方法。相關論文3D Printing of Supramolecular Polymer Hydrogels with Hierarchical Structure發表在Wiley雜志《Small》期刊上。結合實驗技術和分子動力學模擬，發現pH和鹽濃度控制著自組裝結構之間的分子間相互作用，其中超分子聚合物上的較低電荷密度和從電解質中的較高電荷篩選導致了較高粘度的油墨。當使用較小的噴嘴直徑和快速的打印速度時，高粘度油墨中組件之間增強的層次結構相互作用提高了可打印性，并最終導致了擠出的宏觀絲中更大的納米級排列。事實證明，這種方法的使用可產生具有各向異性離子和電子電荷傳輸的材料，以及由于超分子自組裝和增材制造的協同作用而觸發細胞宏觀排列的支架。
【圖文解析】
2.1超分子聚合物水凝膠的DIW
合成了具有PA折疊結構域的已知PA分子的陰離子和陽離子版本，該結構域促進了超分子聚合物向納米纖維的延伸以及谷氨酸或賴氨酸殘基的定義，從而定義了電荷并增加了水溶性（圖1a）。當存在陽離子（例如Ca
2+）或聚電解質時，陰離子PA（E3）形成離子交聯的水凝膠，而陽離子PA（K3）與陰離子物質（例如SO
4
2-）發生離子交聯。油墨是由0.5-2 wt％的PA水溶液制備的，將其進行熱退火并緩慢冷卻以驅動高長徑比納米纖維的超分子自組裝。
展開 
：基于水滑石限域效應的新型超分子活性聚合方法
活性超分子的聚合方法是遠離熱力學平衡的，目前，已經開發了各種策略的活性超分子聚合方法。但是，能否利用可商購的簡單單體分子實現超分子的活性聚合呢？近日，
北京化工大學的
史文穎副教授、
呂超教授團隊
先利用水滑石的限域效應對單體分子進行有序排列，從而開發出一種新型的超分子活性聚合方法。
活性超分子聚合物（LSP）的出現提供了一種新穎的研究途徑，已被用于建立具有鏈長和分散度可控的超分子聚合物。嚴格地講，超分子聚合物的“活性”是指其可以重復多次從活性端伸長。但是，由于超分子的活性聚合是針對特定的系統，需要對單體結構進行精確的調節和多步修飾，極大地限制了它們的通用性和應用范圍，因此，在單體的設計上仍然面臨著嚴峻的挑戰。為了突破當前的瓶頸，使用簡單的可商購單體制造LSP是一種有效的方法。然而，由于熱力學自發成核，使用簡單的單體來制備活性超分子幾乎不可能實現。這是因為與自發成核的活化勢壘相比，成核步驟中簡單單體的活化勢壘不夠高，無法控制后續伸長的動力學。因此，該問題限制了活性超分子聚合物的制備成本及廣泛應用。
北京化工大學史文穎副教授、呂超教授團隊開發的新型活性超分子制備方案很好的突破了該領域的瓶頸，解決該問題的關鍵是合理選擇組裝途徑，提高成核步驟中的活化勢壘，以使具有簡單單體的超分子聚合物的伸長得以實現。他們利用水滑石（LDH）納米材料的限域效應，使得各種簡單單體（例如苯，萘和芘衍生物）成功地形成了具有可控長度和窄分散性的活性超分子聚合物（LSP）。以簡單的芘衍生物（溶劑綠7，SG7）為例，聚合度可以達到約6000。
展開 JACS：基于離散金剛烷形Pt(II)金屬籠構筑的鉆石形超分子配位框架
【引言】
超分子配位因其鍵合能力強，高度定向以及動態性質，是構建具有各種結構和功能超分子配位化合物（Supramolecular Coordination Complexes, SCCs）的有效方法。然而，與金屬有機框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）的無限框架結構相比，SCCs在過去幾十多年的時間里僅用于構建離散的超分子組裝體。因此，采用配位相互作用、可逆共價鍵和非共價相互作用等方法，構建各種網絡型結構的多孔骨架材料是非常有意義的。
【成果簡介】
近日，中國西北大學化學與材料科學學院的曹利平教授和美國猶他大學的Peter J. Stang教授（共同通訊）作者等人，結合超分子配位化合物（SCC）和金屬有機骨架（MOF）的概念，將一種金剛烷形配位籠子作為基本建筑單元實現一種新型鉆石形超分子配位框架結構（Supramolecular Coordination Frameworks, SCFs）。金剛烷超分子配位籠具有四個未配位的吡啶基，在鉆石形框架中作為四面體幾何的四個頂點。因此，這種類金剛石SCF表現出具有兩組孔的金剛烷與亞金剛烷類結構，包括金剛烷類籠的內腔和框架中各個籠之間的延伸的金剛烷類空間。此外，通過在DMSO中加熱蒸發，可觀察到納米尺寸的鉆石形SCF的形貌可控、高度排列的自組裝為微米尺寸的正八面體。本文研究表明超分子配位化合物，在精確構建高度調控的多孔骨架材料中的具有很高的應用潛力。相關成果以“Diamondoid Supramolecular Coordination Frameworks from Discrete Adamantanoid Platinum(II) Cages”為題發表在JACS上。
展開 吉林大學楊英威教授課題組：新型大環芳烴受體的設計合成及其功能超分子材料的構筑與應用研究
新型超分子大環受體的設計與合成是推動超分子化學與材料研究領域蓬勃發展并使其走向應用的重要環節，同時也是有機超分子化學和大環化學領域極具挑戰的研究熱點之一。近幾年來，吉林大學化學學院、納微構筑化學國際合作聯合實驗室楊英威教授課題組在新型大環芳烴受體的設計合成及其超分子材料構筑與功能開發等方面取得了系列研究進展：
（1）設計與合成了系列具有大尺寸空腔和優異固相主客體化學性質的聯苯拓展型柱芳烴(圖1a)，并進一步利用胸腺嘧啶功能化的聯苯拓展型柱[6]芳烴衍生物構筑了一類新型熒光超分子組裝體系，同時借助超分子組裝誘導發光機制實現了對水中汞離子的高靈敏度、高選擇性以及低檢測限的熒光傳感檢測和快速吸附去除（Chem. Commun., 2016, 52, 5804; J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 4756; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 8967）；
(2) 設計
與合成了首例“去對稱性的”柱[6]芳烴衍生物，即“斜塔[6]芳烴” (圖1b)，并通過構筑斜塔[6]芳烴的超分子晶體吸附材料，即斜塔芳烴非多孔自適應晶體，實現了對溴代烷烴位置異構體以及C6烷烴同分異構體的高選擇性吸附分離（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9853; Angew. Chem. Int.
展開 《JACS》成對和堆積雜環的水溶性超分子聚合物水凝膠：組裝、結構、性質和前 RNA 的可能途徑
Hud
教授
團隊
的研究揭示了一小組候選的祖先核堿基，它們自組裝成六聚體玫瑰花結，在水中堆積形成長的、扭曲的、剛性的超分子聚合物。這些結構表現出的特性為阻礙尋找益生元核酸合成的長期存在的問題提供了強有力的解決方案。
此外，他們通過實驗和計算方法的檢查提供了對控制特定類別的水溶性一維超分子聚合物的化學和物理原理的深入了解。除了有效的自組裝外，它們的長度和多分散性還受到各種帶正電的平面化合物的調節；
它們的組裝和拆卸控制在極窄的 pH 范圍內；它們表現出對稱性的自發破壞；在水凝膠形成過程中，通過非共價交聯出現同手性
。這些候選祖先核堿基中的一些自發地與核糖和其他糖類形成糖苷鍵，最重要的是，這些雜環的官能化形式在合理的益生元條件下形成超分子結構和共價聚合物。這個視角講述了一段發現之旅，它繼續為有關生命起源的問題提供有吸引力的答案，并揭示控制水溶性超分子聚合物結構和性質的原理。相關論文以題為
Water-Soluble Supramolecular Polymers of Paired and Stacked Heterocycles: Assembly, Structure, Properties, and a Possible Path to Pre-RNA
發表在《
J. Am. Chem. Soc.
》上。
主圖
圖
1.
(A) 由六個氫鍵單體形成的六聯體玫瑰花結的化學結構，以及這些六聯體堆疊形成超分子聚合物時的示意圖。(B) TAPAS 和氰尿酸 (Cy) 自組裝超分子聚合物的 AFM 地形圖像和 (C) TEM 顯微照片。(D) 圖中顯示并在文本中討論的氮雜環堿基及其衍生物的結構。
展開 《Adv.Mater.》天津大學楊建海/劉文廣:超柔軟自融合超分子聚合物水凝膠，可完全防止術后組織粘連
【科研摘要】
分子間的氫鍵密度嚴重影響氫鍵合的超分子聚合物水凝膠的凝膠化和流變行為，因此提供了一條微妙的途徑來調整其理化性質，以滿足特定的生物醫學應用。最近，
天津大學
楊建海/劉文廣教授
團隊
引入了
N-丙烯酰基甘氨酰胺（NAGA）側鏈中兩個酰胺之間的一個亞甲基間隔基，以生成變體單體N-丙烯酰基丙氨酰胺（NAAA）。
NAAA在水溶液中的聚合提供了前所未有的超軟和高度溶脹的超分子聚合物水凝膠，這是由于額外的亞甲基間隔基導致的H鍵弱化所致
，這一點已通過變溫傅里葉變換紅外（FTIR）光譜和模擬計算得到了驗證。有趣的是，
可以調節聚（N-丙烯酰基丙氨酰胺）（PNAAA）水凝膠以形成具有自融合和出色的防污能力的瞬態網絡，這是由于弱的雙酰胺H鍵相互作用和增強的水酰胺H鍵相互作用導致的。
這種自融合的PNAAA水凝膠可以完全抑制體內粘連后的術后腹部粘連和復發性粘連。這種短暫的水凝膠網絡可使其分解并從體內排泄。分子機理研究揭示了PNAAA水凝膠抑制炎癥反應和調節纖溶系統平衡的信號途徑。這種自融合，防污的超軟超分子水凝膠有望作為一種屏障生物材料來完全防止術后組織粘連。
相關論文以題為
An Ultrasoft Self‐Fused Supramolecular Polymer Hydrogel for Completely Preventing Postoperative Tissue Adhesion
發表在《Advanced
Materials》上。
【圖文解析】
基于
PNAGA水凝膠對分子結構的微妙敏感性，在這項工作中，
作者
設計并合成了一種新型的N-丙烯酰基丙氨酰胺（NAAA）單體，該化合物通過使丙氨酰胺與 丙烯酰氯（方案1a）。
展開 清華大學張希院士、徐江飛副研究員課題組：超強且可多次重復粘接的超分子環氧熱熔膠
超分子環氧熱熔膠的制備示意圖。
最近，清華大學化學系張希院士、徐江飛副研究員課題組提出了向非共價交聯程度高的熱熔膠網絡中引入柔性側鏈的新策略，成功地制備了具有超高粘接強度且可多次重復粘接的超分子環氧熱熔膠。如圖1所示，他們通過環氧和胺的縮聚反應制備了非共價交聯點為四重氫鍵、柔性側鏈為聚丙二醇的超分子環氧熱熔膠。其中，四重氫鍵非共價交聯點能夠確保熱熔膠材料具備一定的力學強度和多次重復粘接的性質；柔性側鏈的引入則能夠提高鏈段運動能力，增強材料傳遞力的能力，從而實現提高粘接強度的目標。研究表明，通過引入少量柔性側鏈，超分子環氧熱熔膠的粘接強度顯著提升（圖 2a）；當引入柔性側鏈的摩爾比為0.2時，熱熔膠 SEA0.2 粘接不銹鋼的搭接剪切強度高達10.2 MPa。過多的柔性側鏈則會降低熱熔膠材料的楊氏模量，從而使粘接強度降低。基于四重氫鍵的可逆解離與締合，在80 ℃ 粘接5分鐘的較溫和使用條件下重復粘接6次后，熱熔膠SEA0.2的粘接強度仍能維持在8.2 MPa以上，表明其具有優異的可重復粘接性（圖 2b）。此外，對于不同類型的基底，如不銹鋼、鋁、銅、氧化鋁、環氧樹脂和椴木，超分子環氧熱熔膠的粘接強度均超過了主要的商業熱熔膠產品（圖 2c）。尤為注意的是，通過熱熔膠SEA0.2粘接的鐵片能夠承受三名總重為270 kg成年人的垂直拉伸，展示了其超高的粘接強度（圖 2d）。
圖2. （a）不同柔性側鏈含量的超分子環氧熱熔膠的搭接剪切強度；（b）重復粘接若干次后熱熔膠SEA0.2的搭接剪切強度；（c）超分子環氧熱熔膠與商業熱熔膠產品的搭接剪切強度進行對比；（d）熱熔膠SEA0.2粘接的鐵片承受三名總重為270 kg成年人垂直拉伸照片。
展開 《先進功能材料》具有圖案陣列的超分子微膠囊
Scherman教授與ChrisAbell教授及Ziyi Yu博士報道了通過超分子自組裝構建了可以藥物傳送和化學傳感的微陣列水凝膠。在這之前，水凝膠的微陣列技術主要集中在水凝膠的微珠陣列，這就導致了加載性能，可擴展性，特異性和多功能性差的缺點。而基于超分子主-客識別制備的微陣列水凝膠不僅有均一的尺寸，而且在藥物傳送，拉曼光譜的增強中有很大的應用。該成果以“Patterned Arrays of Supramolecular Microcapsules”為題發表于《Advanced Functional Materials》。
圖文導讀
圖1. 微陣列水凝膠的制備
(a) 將玻璃基板改性，制備微滴陣列并原位形成超分子水凝膠微膠囊陣列；(b) 在微滴表面自組裝形成微陣列凝膠；(c) HBP-CB[8]，HEC-Np及CB[8]結構式；
如上圖所示，(a) Piranha溶液、三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷及聚二甲基硅氧烷對玻璃基底進行處理，得到了圖案為親水性，其他部分為疏水性的玻璃基底；(b)由于油層帶有負電荷，HBP-CB[8]和HEC-Np帶有正電荷，在靜電作用下，超分子在水-油界面進行自組裝形成微陣列凝膠。
圖 2. 圖案化微陣列凝膠的制備
(a-c) 圓形，雪人和十字交叉微陣列凝膠的光學照片;(d-f) 半球性微陣列凝膠動態組裝過程的明場圖像;(g-i) SEM圖，g為f圖中區域1，h為f圖中區域2，i為剖視圖。
如上圖所示，通過超分子自組裝可以輕松地制備不同圖案的微陣列凝膠(a-c)；由于基板和聚合物的粘附，微滴并不會漂浮，同時油層使水分緩慢揮發，聚合物可以再水-油界面自組裝(d-f);由于水分的揮發，聚合物表面形成褶皺(g-i)。
圖3.
展開 
：通過正交超分子異質網絡制備雙重可編程形狀變形和自愈合油水凝膠
【成果簡介】
近日，北京航空航天大學劉明杰教授課題組設計并開發了一種具有異質超分子網絡結構的雙重可編程形狀的變形油水凝膠，在該體系中金屬-超分子水凝膠骨架和微有機凝膠能夠獨立地響應不同的外部刺激，從而提供了正交的雙開關機制和超高機械強度。超分子異質網絡還具有優異的自愈合性質，而且這種正交超分子異質網絡顯示出分級的形狀變形性能，遠遠優于傳統的形狀變形材料。利用正交超分子異質網絡的雙重編程策略，可以在逐步形變過程中實現材料永久形狀的控制，進而實現具有更高自由度的復雜形狀變化。該成果以題為"Dual-Programmable Shape-Morphing and Self-Healing Organohydrogels Through Orthogonal Supramolecular Heteronetworks"發表在國際著名期刊Advanced Materials上。
【圖文導讀】
圖1 超分子異質網絡油水凝膠的正交雙重可編程機制的示意圖
(A) 丙烯酰胺，丙烯酸，親油硬脂基甲基丙烯酸酯，正二十烷的化學結構以及乙烯基官能化二氧化硅納米粒子（VSNPs）的示意圖；
(B,C) 雙相異質網絡結構和超分子油水凝膠的正交刺激響應相互作用的示意圖。
展開 《材料化學》超分子膠凝劑：具有抗菌特性的易于使用的局部用凝膠
在晶體工程原理的背景下，超分子合成方法已被用于合成一系列新的伯磺酸銨鹽，這些鹽衍生自具有不同烷基鏈長度的伯烷基胺（An = CH3-（CH2）n–NH2；n = 2 –11、13–15、17）和萘-2-磺酸（N2S）作為潛在的超分子膠凝劑。n≥9的磺酸鹽AnN2S具有固定多種極性和非極性溶劑（包括二甲基亞砜/水）的能力，從而形成了具有超動態流變學和透射電鏡特征的超分子凝膠。對八種此類鹽進行的單晶X射線衍射研究證實了誘導凝膠的氫鍵合超分子合成子的存在。抗菌研究（區域抑制，濁度和四氮唑測定）表明，鹽A14N2S具有殺死革蘭氏陽性細菌金黃色葡萄球菌的能力。在各種染色條件下進行的激光掃描共聚焦顯微鏡和流式細胞術數據表明，在存在膠凝鹽的情況下，活性氧介導的RNA消耗是細菌細胞死亡的合理原因。A14N2S水性凝膠的剪切稀化及其抗菌活性表明，它可能是局部應用的潛在候選者。
【主圖】
示意圖1.該文研究的磺酸鹽
圖1.（a）水性（DMSO /水，1：1，v/v）凝膠的流變響應（掃頻）（b）TEM下干燥凝膠的形態（插圖：各個干燥凝膠的SEM圖像） 。
圖2.四種非膠凝劑鹽的超分子合成子和晶體堆積：（A）A2N2S，（B）A5N2S，（C）A6N2S，（D）A8N2S。
圖3.四種膠凝劑鹽的超分子合成子和晶體堆積：（A）A9N2S，（B）A11N2S，（C）A14N2S和A15N2S。
圖4.在各種條件下，A14N2S和A15N2S的PXRD圖。
圖5. A14N2S對金黃色葡萄球菌的抗菌特性：（a）不同劑量的區域抑制試驗；（b）濁度測定；（c）濁度和（d）INT測定的MIC計算; （e）劑量依賴性細菌生長。
圖6.
展開 青島大學隋坤艷課題組：一種基于海藻多糖超分子納米纖維水凝膠的離子皮膚傳感器
圖文速遞
圖1仿生人體皮膚NaCl/SA/PAM離子水凝膠傳感器的設計與合成
(a) 離子水凝膠傳感器由SA超分子納米纖維網絡、PAM化學交聯網絡和無機鹽離子組成，仿生模擬皮膚結構；(b) 由于Na+的靜電屏蔽作用，SA分子自組裝形成基于多重氫鍵的超分子納米纖維；(c) SA超分子納米纖維雙網絡水凝膠的制備過程。
圖2 NaCl/SA超分子納米纖維溶液的表征
(a) 不同NaCl濃度的NaCl/SA水溶液在小瓶中的宏觀狀態照片；(b,c) NaCl/SA水溶液中SA超分子納米纖維的AFM圖像和TEM圖像；(d) 不同NaCl濃度的NaCl/SA水溶液的粘度隨剪切速率的變化曲線；(e) 不同NaCl濃度的NaCl/SA水溶液的儲能模量(G′)和損耗模量(G″)隨角頻率的變化曲線；(f) NaCl/SA超分子納米纖維水溶液經3000%應變處理后的剪切恢復實驗。
圖3 NaCl/SA/PAM離子水凝膠的宏觀圖片及力學性能
(a) 厚度為1mm的水凝膠片的透明性；(b) 水凝膠能夠承受自身1300倍的重物；(c) 水凝膠的可注射性；(d) 用模具制作的海星狀水凝膠及其自粘附性能；(e) 不同NaCl濃度水凝膠的拉伸應力-應變曲線；(f) 由拉伸應力-應變曲線得到的水凝膠彈性模量和韌性；(g) 水凝膠在1000%應變下連續20次的加載-卸載循環曲線。
展開 南開大學劉育教授課題組：超分子組裝體介導的細胞極性調控
微絲（肌動蛋白）細胞骨架在控制細胞極性建立和細胞極性生長過程中發揮關鍵作用，但目前通過超分子手段調控微絲極性進而調節細胞極性的研究尚未見報道。
基于人工調控細胞極性的設想，南開大學劉育教授團隊利用功能化高分子鏈修飾的磁性納米粒子與環糊精修飾的透明質酸（HACD）進行超分子組裝（圖1），將組裝體引入到細胞體系當中，成功實現了磁場誘導下的定向細胞極性確立和極性延伸。
圖1. MS-ABPAda?HACD 納米組裝體的構筑（a）及其介導的細胞極性調控（b）
在該工作中，作者首先對聚賴氨酸修飾的磁性納米粒子進行功能化衍生。一方面，在聚賴氨酸鏈上共價修飾肌動蛋白靶向肽，使磁性納米粒子具有肌動蛋白靶向能力；另一方面，在該鏈上共價修飾疏水性客體金剛烷，便于磁性納米粒子與環糊精等主體分子進行超分子組裝（圖1）。當該功能化磁性納米粒子（MS-ABPAda）與牙髓干細胞進行共同孵育時，由于肌動蛋白靶向肽的存在，磁性納米粒子能夠高效靶向細胞內的肌動蛋白。
圖2. 人工定向磁場誘導下形成的MS-ABPAda?HACD納米纖維組裝體。（a）納米纖維電子顯微鏡圖；（b）納米纖維光學顯微鏡圖；（c）納米纖維組裝體形成的速度與磁場強度的相關性。
在上述修飾的磁性納米粒子基礎上進一步引入環糊精修飾的多糖高分子鏈（環糊精修飾的透明質酸，HACD）。由于金剛烷分子與環糊精之間的強親疏水鍵合作用，該組裝體在體外可沿磁場方向形成超分子納米纖維（MS-ABPAda?HACD），并且納米纖維的生長速度與磁場強度呈正相關（圖2）。
展開 