【转载】这个小组时隔两年Nature再获突破：加入水凝胶结晶材料变成能屈能伸的大丈夫
Nature最新一期的报道中，加利福尼亚大学F. Akif Tezcan（通讯作者）团队发表了题为“Hyperexpandable, self-healing macromolecular crystals with integrated polymer networks”的文章，研究发现具有水凝胶聚合物的大分子铁蛋白晶体可以各向同性地膨胀至其原始尺寸的180％，并且超过其原始体积的500％，同时保持周期性排序和多面Wulff形态。即使相邻的铁蛋白分子在晶格膨胀时分离50埃后，它们之间的特定分子接触可以在晶格收缩时重新形成，实现了迄今为止报道的原子级周期性和最高分辨率铁蛋白结构的恢复。水凝胶网络和铁蛋白分子之间的动态结合相互作用赋予晶体有效抵抗碎裂和自愈的能力，而铁蛋白分子的化学调整能够在单晶内产生化学和机械分化的结构域。而在16年Tezcan还在加州大学圣地亚哥分校时就发表了一篇关于适应蛋白质晶体的材料，这种材料具有一种违背我们正常认知的属性：当我们沿一个方向对其进行拉伸时，在与拉伸方向垂直的方向上，材料非但没有变薄，反而变得更厚。同样的，当我们沿一个方向对其进行挤压时，它在相垂直的方向上发生收缩而不是扩张，并且在这个过程中密度变大。“自适应蛋白质晶体”这一“遇刚则刚”的反常属性，使其具有很多的潜在应用。例如：用于跑鞋的鞋底，当鞋底与路面碰撞时，它会自动变厚从而具有更好的减震作用；用于防弹衣，当受到子弹射击时，它会利用自身的自适应作用而变得更加强韧。
图1 注入的水凝胶网络后铁蛋白晶体的膨胀-收缩
图2 铁蛋白晶体 - 水凝胶杂化体膨胀和收缩行为表征
图3 通过XRD对铁蛋白晶体-水凝胶杂化物进行原子级结构表征
图4 铁蛋白晶体-水凝胶杂化体的自愈行为和功能化
文献链接：Hyperexpandable, self-healing macromolecular crystals with integrated polymer networks（Nature,2018,DOI:10.1038/s41586-018-0057-7）
本文由材料人Allen供稿，材料人整理编辑。
转载自材料人公众号，仅供学术交流使用，如有侵权请联系dfang2018@sinano.ac.cn.
