【材料】仿生细胞外基质动态调控小分子层层自组装
获得高度有序组织的有机功能材料常常需要借助有机-无机杂化体系，由无机材料作为模板来搭建三维有机材料常常无法对有机小分子在时间和空间上的生长进行有效调控。超分子水凝胶由于具有生物相容性好、生物可降解以及环境响应灵敏等特点，作为仿生细胞外基质（ECM）在三维细胞培养领域得到研究者的广泛关注。细胞与ECM之间动态的相互作用可促进细胞在基质上增殖，形成三维组织。受此启发，日本冲绳科技大学的张晔教授课题组设计并合成了具有自组装能力的分子1和2。如图1所示，分子1和2各自组装，互不干扰，但分子2可以形成纤维状的三维网络结构作为支架，通过与分子1之间的表面作用力，促进其在Z方向高度有序生长，并调控其生长高度。
Figure 1. Schematic illustration of higher-order organization through the synergy of two self-sorted assembly with molecular structures of gelators 1 and 2.
研究人员调节两种组分的比例，并通过扫描电镜和原子力显微镜对分子1的组装体高度进行测量，如图2所示。相比于单组分的分子1组装体（高度约为80-90 纳米），在双组分（1:1，w/w）的情况下，其组装体高度可达到900纳米，表明在Z方向上生长程度达到了以往的9倍。通过调节仿生基质网络的疏密，他们可以获得不同高度的分子1组装体。由于分子2具有光和酶响应的性质，他们可进一步通过光或酶的刺激来干扰两种组分之间的表面相互作用，实现对分子1组装体高度的调控。
Figure 2. SEM images and the correlated AFM images with height profiles of SCSA of 1 (A) and mixture of 1 (8mg/mL) with 2 at various concentrations, from 2mg/mL (B), 4 mg/mL (C), 8 mg/mL (D), 16 mg/mL (E), to 32 mg/mL (F) in H2O/DMSO (v/v = 9:1), respectively. The inset SEM image in Figure D represents the section structure of layer-by-layer nanosheet.
该研究最大的意义在于开发高度有序组装的有机-有机体系，对仿生先进功能材料的研究具有重要的推进作用，相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。
该论文作者为：Wei Ji, Shijin Zhang, Sachie Yukawa, Shogo Onomura, Toshio Sasaki, Kun'ichi Miyazawa, and Ye Zhang