加州大学圣地亚哥分校的化学家创造了自适应蛋白质晶体

加州大学圣地亚哥分校化学家已经制造出一种“适应性蛋白质晶体”,它具有独特的反直觉特性,可用于设计防弹衣和跑鞋鞋底。当材料在一个方向上拉伸时,它在垂直方向上变厚,而不是像在普通材料中看到的那样变薄;当材料在一个维度上压缩时,它在另一个维度上减小,而不是膨胀,并在过程中变厚。欧洲杯足球竞彩

蛋白质瓦片中的强而灵活的键允许它们旋转到开放空间(如下面从左到右的顺序所示)。(图片由Yuta Suzuki和Timothy Baker拍摄,加州大学圣地亚哥分校)

这种独特的特性可用于构建防弹衣,当子弹击中时防弹衣会增强,或用于跑步鞋的鞋底,当脚跟接触地面时,鞋底会变厚以获得更好的减震效果。

这是一种被称为“auxetic”的性质,以前没有通过设计在分子水平上得到证实。

Akif Tezcan,加州大学圣地亚哥分校化学与生物化学教授

本周《自然》杂志的一篇在线论文对这一发现进行了描述。

在这项研究中,研究人员制作了一种片状晶体,由标准的重复模式连接的蛋白质组成。他们使用一种称为RhuA的方形蛋白质,并像瓷砖一样利用它来开发这种材料。这种材料的灵活性使瓷砖要么以可适应的筛子的形式封闭,要么旋转到多孔材料的开放空间。欧洲杯足球竞彩

我们找到了一种方法,可以创造出牢固、灵活、可逆的键来连接蛋白质的各个角落。

Akif Tezcan,PC大学校长hemistry和B生物化学,加州大学圣地亚哥分校

当材料在一个方向上被压缩或拉伸时,连接的蛋白质瓦片一起旋转,从而导致在相反方向上的相应收缩或膨胀。泊松比更好地说明了这一关系,泊松比是对反向压缩或拉伸的标准材料的一个积极度量。关于这种新材料,Tezcan的团队计算出泊松比为-1,这是一个在热力学极限下可以达到的值。欧洲杯足球竞彩

水晶以完美的方式形成,几乎没有瓷砖部分裂开或缺失。这种材料也是自愈的。在合适的化学条件下,蛋白质砖很容易脱落。

“这是一种高度基于化学方法的蛋白质设计,”Tezcan说,观察到材料的开发涉及到一个简单和最小的设计策略,只需要对蛋白质构建块进行一些欧洲杯足球竞彩修改。

这些材料很容欧洲杯足球竞彩易制造,但在材料应用和理解纳米尺度自组装的基本原理方面提供了许多新的研究方向。

Akif Tezcan,PC大学校长hemistry和B生物化学,加州大学圣地亚哥分校

该研究论文的其他作者是普渡大学的大卫·雷斯特雷波和巴勃罗·扎瓦蒂里;Tezcan研究小组的Yuta Suzuki;贝克研究小组的乔瓦尼·卡顿;以及加州大学圣地亚哥分校化学、生物化学和生物学教授蒂莫西·贝克。

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