东京理工大学 三维囊泡可以通过肽和阳离子聚合物PAA-g-Dex的协同作用可逆地转化为2D纳米片，其化学结构如图所示
信用:东京理工大学 东京理工大学和东京大学的科学家开发了一种技术，可以将三维脂质泡可逆地转化为二维超薄纳米片
稳定的纳米片和可逆的2-D-3-D转换过程都可以在制药、生物工程、食品和化妆品科学中找到各种应用
惊人数量的最新技术进步和新的工程应用与材料科学领域的进步齐头并进
纳米尺度(即十亿分之一米数量级)的材料设计和操作已经成为一个热门话题
特别地，纳米片是超薄的二维平面结构，其表面范围从几微米到几毫米，由于其突出的机械、电学和光学特性，最近吸引了许多关注
例如，有机纳米片具有作为生物医学或生物技术工具的巨大潜力，而无机纳米片可用于能量储存和收获
但是如何以可控可逆的方式从二维纳米片结构走向分子三维结构呢？东京理工大学和东京大学的科学家对这种可逆的2-D/3-D转换过程进行了研究，其动机是其潜在的应用
在他们发表在《高级材料》杂志上的研究中，他们首先关注通过两种化合物的协同作用将球形脂质囊泡(气泡状结构)转化为二维纳米片:一种称为E5的破坏膜的酸性肽和一种称为po ly(烯丙胺)-接枝葡聚糖(简称PAA-g-Dex)的阳离子共聚物
然后，他们试图通过改变特定的条件，如酸碱度，或使用一种酶(图
1)，并发现该反应是可逆的
因此，通过各种实验，科学家阐明了使这种可逆转化成为可能的机制和分子相互作用
在水介质中，平面脂质双层往往是不稳定的，因为它们的一些疏水(防水)尾部暴露在边缘，导致囊泡的形成，囊泡更稳定(图
2)
然而，当肽E5在PAA-g-Dex的帮助下折叠成螺旋结构时，可以破坏这些囊泡的膜以形成二维纳米片
这对化合物在纳米片的边缘结合成带状结构，这一过程是稳定纳米片的关键
领导这项研究的丸山笃教授解释说:“在E5和PAA-g-Dex存在下观察到的片层结构中，E5和共聚物在片层边缘的组装可能会防止疏水边缘暴露于水相，从而稳定纳米片层
”(见图
3)通过破坏带状结构，薄片可以转化回球形囊泡
这可以通过例如添加聚(乙烯基磺酸)的钠盐来完成，这改变了E5的螺旋形状
3D囊泡由脂质双层组成，在水溶液中自发形成
荧光共聚焦显微图像显示在右侧(比例尺:10微米)
信用:东京理工大学 科学家的实验向他们展示了纳米片非常稳定、柔韧和薄；这些特性在生物膜研究和应用中很有价值
例如，2-D-3-D转换过程可用于将分子(如药物)封装在囊泡中，方法是将它们转换成薄片，然后再转换回球体
“脂质囊泡既用于基础研究，也用于制药、食品和化妆品科学的实际应用
控制纳米片和囊泡形成的能力将在这些领域有用，”教授总结道
丸山
毫无疑问，提高我们操纵纳米世界的能力将会给我们的生活带来积极的宏观变化
脂质纳米片的边缘通过由PAA-g-Dex(显示为黄色和绿色)和E5肽(显示为红色)组成的自组装分子带来稳定(比例尺:10微米)
信用:东京理工大学
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