我院在甲殼素納米晶自組裝領(lǐng)域取得合作新成果
近日，安徽大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院肖亞中教授團(tuán)隊王加秀副教授與哥廷根大學(xué)Kai Zhang 教授、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)劉培文研究員合作，在甲殼素納米晶的仿生限域揮發(fā)自組裝中發(fā)現(xiàn)了一種全新的固定界面揮發(fā)自組裝（FB-EISA）模式，為理解自然界生物體中Bouligand結(jié)構(gòu)的天然形成過程提供了新思路。
甲殼素的天然納米單元在三維空間上有序排布所形成的Bouligand結(jié)構(gòu)廣泛存在于天然生命體內(nèi)，為許多生物甲殼與表皮的堅固力學(xué)及其多彩的生物光學(xué)奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。目前，利用傳統(tǒng)的揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝過程來模擬Bouligand結(jié)構(gòu)的天然形成是一個極大的挑戰(zhàn)，主要存在所得結(jié)構(gòu)不均勻、只有平面結(jié)構(gòu)以及對周圍環(huán)境穩(wěn)定性要求嚴(yán)苛等問題。研究團(tuán)隊受自然界中昆蟲甲殼顏色結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，將甲殼素納米晶的自組裝限定在毛細(xì)管內(nèi)進(jìn)行。在這種FB-EISA模式下，揮發(fā)面固定在毛細(xì)管的末端，該揮發(fā)面同時也是初始沉積面，并保持穩(wěn)定。揮發(fā)過程中只有一個完整、連續(xù)、且非平面的相界面，水從低濃度區(qū)域向高濃度區(qū)域滲透并揮發(fā)，使得甲殼素納米晶有充足的時間調(diào)整到能量最低的平衡狀態(tài)并高度有序地排列。最終甲殼素納米晶自組裝成為高度有序、梯度多彩、界限明顯的三維雙折射結(jié)構(gòu)（多層拋物面結(jié)構(gòu)和嵌套多層管狀結(jié)構(gòu)），與自然界中昆蟲的甲殼結(jié)構(gòu)相類似。此外，該FB-EISA過程能夠抵抗溫度升高、外力震蕩以及與重力夾角變化等干擾，表現(xiàn)出復(fù)雜環(huán)境下優(yōu)異的穩(wěn)定性。
圖1: 甲殼素納米晶在限域自組裝過程中形成的雙折射結(jié)構(gòu)色
相關(guān)研究成果以“Biomimetic confined self-assembly of chitin nanocrystals”為題在國際著名期刊《Nano Today》上發(fā)表。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)劉培文、安徽大學(xué)王加秀、東北林業(yè)大學(xué)戚后娟為第一作者，哥廷根大學(xué)Kai Zhang 教授為通訊作者。
原文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101420.
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