陈东 课题组

刘凯研究员介绍了课题组的研究内容以及进展，液晶相作为一种有序结构，是自然界两大基本法则流动性和有序性的有机结合。在生命体系中，由于生物分子在水环境中的的两亲性而可以使得它们通过π‐π堆积，氢键以及范德华力自组装形成溶致液晶有序态。但是如何在生物大分子体系中通过改变分子的弱相互作用实现热致液晶状态并拓展生物大分子热致液晶在生物光电效应、催化、以及生物医学等方面的应用而具有十分重要的意义。我们发现在没有水的环境中，生物大分子（核酸、多肽、蛋白以及病毒粒子）一样可以形成有序流动的液晶。并且这些液晶组装体展示出与众不同的光电响应和力学特性。另外我们通过基因工程表达出具有超级电荷的蛋白，由于形成的近晶型结构，它们具有兆帕级别的力学特性。并且通过增强电荷密度，所得到的蛋白流体具有很强的可塑性，在不需要任何化学交联的条件下可以形成高弹性软纤维。我们进一步调控蛋白的电荷分布和氨基酸序列，可以得到高粘附性的生物胶水。另外我们通过增强蛋白之间的作用力，制备出了高强度的生物纤维。同时我们还发现这些生物分子形成的液晶在有水的环境中（比如人体缓冲液）一样可以稳定存在，并且能够恢复生物活性，因此这些材料可以有效地包裹传输药物。因此，生物大分子热致液晶作为一个崭新的研究课题，由于其特有的结构有序性和流动性以及所具有的潜在价值，将会在和人类生活相关的各个领域发挥重要的作用。