太平洋西北国家实验室的Sarah Wong
受生物启发的纳米材料可用于广泛的应用，包括药物输送和水净化
信用:内森·约翰逊|太平洋西北国家实验室 维可牢
飞机
声纳
这些有什么共同点？每个人的发明都受到大自然的启发
Velcro模仿牛蒡毛刺附着在衣服上的能力
飞行中的鸟推动了飞机的最终发展
蝙蝠利用回声定位来导航，为声纳提供了灵感
在太平洋西北国家实验室(PNNL)，材料科学家春-陈龙也对自然界中发现的模型感兴趣，但规模要小得多
陈从自然界发现的分子结构中获得灵感；主要来自蛋白质的组成部分，称为肽
他创造了序列定义的类蛋白胨——比天然积木更坚固的合成蛋白样分子——来开发具有独特功能的仿生纳米材料
这些受生物启发的纳米材料在从药物输送到光伏的广泛应用中显示出前景
作为分子自组装领域的新兴领导者，陈和他的几位前学员最近为即将出版的《化学评论》杂志撰写了一篇评论文章
这篇文章涵盖了由序列定义的合成聚合物组装的分级纳米材料的最新进展
通过这篇综述，作者希望鼓励相关领域的其他人探索仿生纳米材料在高级能源、生物医学和环境应用方面的设计
“我很受春龙在这一领域的成就的启发，我真的相信他只是刚刚开始发现仿生类肽纳米结构的各种新应用，”陈的前导师、类肽发明者、劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的罗纳德·诸葛漫说
“他的研究正在开启一个全新的仿生纳米科学时代，在这个时代，我们可以以原子精度操纵合成纳米材料，以解决分子识别、催化和治疗方面的问题
" 微小材料的大应用 陈自己的研究重点是开发序列定义的类肽，模拟天然蛋白质，用于仿生结晶和组装仿生材料
这些自组装分子形成的结构表现出比单个分子更大的特性
例如，蛋白质包含几层结构
氨基酸结合在一起形成构成蛋白质的肽分子
肽折叠形成赋予蛋白质功能的三维结构
在下一个层次上，多种蛋白质可以聚集在一起形成复合物，实现超越单个蛋白质能力的独特功能
研究员春陈龙为不同的应用开发纳米材料
这一过程始于合成一种类似蛋白质的材料，然后将其冷冻干燥，用于制造含有数百万个微小纳米管的凝胶状材料
信用:安德里亚·斯塔尔|太平洋西北国家实验室 “创造能像天然大分子一样自组装成分级纳米材料的合成聚合物是非常令人兴奋的，但这个领域仍然相对较新，”陈说
“通过这篇综述，我们想强调在这些序列定义的合成聚合物的分子自组装方面取得的一些进展
我们还想讨论它们的自组装分级材料在生物医学和可再生能源方面的潜在应用
" 这些不同功能的可能性是无穷无尽的
迄今为止，这些受生物启发的功能材料在药物输送、分子传感、光动力疗法、水净化等方面显示出了前景
“蛋白质包含大量信息
它们的氨基酸序列决定了它们在我们体内的结构和功能
我们合成的类肽就是利用序列来为这些分子设计不同的功能，”陈说
“原则上，我们可以使用peptoids作为可编程构建块的平台，并像乐高一样组装它们，以构建具有高度可编程性和可预测性的高信息含量分层材料，从而满足我们的需求
挑战是通过仔细研究我们的成功和失败来获得对这些预测的洞察力，”陈说
打造分级纳米材料的新路径 陈创造的纳米材料是出了名的不可预测
很难合成能够执行特定功能的材料
然而，陈对克服这些挑战并不陌生
作为中国中山大学的研究生，陈开始研究分子设计和组装成超分子结构
这为他在密西西比州立大学、匹兹堡大学和LBNL做博士后研究助理铺平了道路，他在那里与诸葛漫一起工作
春陈龙检查小瓶标签的完整性
在构建模块的排序决定其功能的系统中，准确和详细的标记对于成功至关重要
信用:安德里亚·斯塔尔|太平洋西北国家实验室 陈最终被招募到，在那里他带头设计能够自我组装的序列确定的类肽
陈说:“不仅要创造分子本身，还要确保它们能够形成我们想要的更大的结构，这需要大量的反复试验。”
他和他的团队最初着手创造用于生物医学应用的分子，如药物输送和生物成像
很快，他们将研究扩展到广泛的应用领域，包括水净化和电池研究
导师关系很重要 陈说:“我们小组很荣幸成为《化学评论》本期‘分子自组装’特刊的一员，也很荣幸被邀请撰写一篇关于序列定义合成聚合物分子自组装领域的广泛评论。”
“这是对我们多年来在这一领域辛勤工作的高度认可，包括我们在PNNL做出的贡献
" 接到邀请后，陈立即组织了一个团队，由他以前的两名博士后和以及一名访问研究生组成，这两名博士后现在都是山东大学的教授和杨是天津大学的研究生
三人与陈合作，共同概述了类肽和其他序列定义的聚合物分子自组装成分级纳米材料的最新进展，以及它们在能源和生物医学方面的潜在应用
“在与春龙合作的过程中，我获得了生物化学领域的宝贵知识，比如生物分子的设计和合成、有机合成以及分子自组装，”陈所在的团队的前博士后研究员说
“此外，他的科学洞察力和乐观态度极大地影响和塑造了我的职业方向
具体来说，我从他那里学到的是如何集中注意力:如何专注于一个重要的科学问题，并为实现它制定几个计划
"
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