許多生物組織，如肌腱、軟骨和血管，具有優(yōu)異的機(jī)械性能，可以承受較大的變形而不斷裂，而且當(dāng)機(jī)械載荷釋放時，可以迅速恢復(fù)其力學(xué)性能。然而，許多合成的軟材料，如水凝膠，機(jī)械強度低，韌性差，可恢復(fù)性有限。目前，如何使人工合成的強韌水凝膠來模擬生物組織復(fù)雜的能量耗散和恢復(fù)機(jī)制，仍是一個挑戰(zhàn)。
近日，南京大學(xué)王煒教授、曹毅教授和薛斌博士等人使用一個力耦合酶反應(yīng)將一個強共價肽鍵變?yōu)橐粋€可逆鍵。基于這一概念，研究者設(shè)計了雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠(DN hydrogels)，實現(xiàn)了高機(jī)械強度和可逆機(jī)械回復(fù)。具體來說，研究者發(fā)現(xiàn)了一種肽連接酶，即分選酶A (SrtA)，能夠在外力作用下促進(jìn)肽的蛋白水解。肽鍵可由同一種酶在無外力存在的情況下重新連接，這使得雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠中的犧牲網(wǎng)絡(luò)可以可逆地破裂和重建。這項工作展示了一種在分子水平上精確控制水凝膠力學(xué)和動力學(xué)性質(zhì)的通用方法。相關(guān)工作以“Strong and Reversible Covalent Double Network Hydrogel Based on Force-coupled Enzymatic Reactions”為題發(fā)表在最新一期的《Angewandte Chemie International Edition》。
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