研究简介：本文主要研究了自组装肽（SAPs）在制造定制螺旋状纳米结构中的应用，这些结构在生物医学和纳米技术领域具有潜在应用。研究团队利用SARS-CoV-2融合肽，通过界面组装和单轴压缩在Langmuir-Blodgett槽中精确控制纳米结构的形态和尺寸。实验结果表明，通过调整界面压力，可以精细调控螺旋结构的曲率和纤维间距，从而实现从随机聚集体到有序螺旋状结构的转变。本研究强调了分子设计的重要性，通过原子力显微镜、中子反射测量、界面剪切流变学和红外光谱等技术，揭示了融合肽序列变化对自组装过程的影响。研究发现，FP1和FP2两种肽由于其不同的二级结构和分子间相互作用，展现出不同的自组装行为。FP1形成的纤维较为直且刚性，而FP2则形成具有明显曲率的螺旋结构。通过改变压缩比，可以进一步调节纤维的形态，为制造具有特定功能的纳米结构提供了新的方法。本研究还展示了如何将这些螺旋状结构作为模板，通过金属盐溶液处理和UV/O3还原，制造出金属复制品。这一发现不仅加深了我们对肽自组装的理解，也为开发新型功能性纳米材料提供了新途径。通过这种多技术方法，研究人员能够在厘米级面积上制造出亚10纳米尺寸的纳米结构，这在现有的光刻技术中是难以实现的。总的来说，这项研究为精确控制纳米结构的自组装提供了新的策略，并为未来的纳米技术应用开辟了新的可能性。

Kibron膜分析仪的的应用

使用Langmuir槽（型号G2，KIBRON芬兰）获得表面压力(∏)–面积(A)等温线。FP1和FP2肽以0.5mg mL-1的浓度分散在DMSO中。随后，LB槽充满去离子水（Milli-Q，Millipore；电阻率高于18 MW；有机物低于1 ppb）。接下来，使用汉密尔顿测微注射器将DMSO(150µL)中的相应肽溶液铺展到下相(250 mL)上。DMSO蒸发后，使用连接到电天平的Wilhelmy板监测由Langmuir槽的屏障施加的机械单轴压缩（以8cm 2 min-1的压缩速度）期间的表面压力变化。整个实验过程中亚相温度保持在21.0±0.5°C。达到所需的表面压力（分别为3、10、20和30 mN m-1）后，将LB肽膜转移到云母基底上（撤回速度设置为0.5 mm min-1）。Kibron的膜分析仪用于控制和监测肽在空气-水界面的自组装过程，以及通过精确的单轴压缩来调整肽纤维的形态和排列，使得研究人员能够制造出具有特定形态和功能的纳米结构。

实验结果

证明了病毒融合肽序列在朗缪尔槽内从纳米原纤维形成弹性螺旋状结构的卓越能力。此外通过控制空气-水界面的压缩力，获得了具有特定曲率和纤维间距离的纳米原纤维。单轴压缩也证明了流体到固体的转变，导致凝胶网络的形成，如剪切流变学所证明的那样。这里介绍的制造方法引入了单轴收缩方法，作为制造高度均匀的肽纤维单层并将其转移到固体基质上的稳健而有效的方法。最后螺旋状结构用作制造金金属复制品的模板。这种多技术方法不仅加深了对肽自组装的理解，而且揭示了工程功能纳米材料的新场景。

图1、实验方法的示意图总结。A)将肽溶液制备成DMF。B)在空气-水界面处沉积并使用LB装置进行压缩。C)转移到云母基材上。D)用金属盐选择性浸渍并用UV/O3去除肽。

图2、A)FP1和FP2肽的化学结构。FP1（B和D）和FP2（C和E）肽LB膜的AFM显微照片分别在无压缩（B和C）和20 mN m-1（D和E）的情况下转移到新鲜切割的云母基底上。F,G)导致纤维形成的肽β-折叠二级结构的示意图。H)在这项工作中研究的样品的LDIR光谱。I)将酰胺I带解卷积为其主要成分。

图3、A)在空气/水界面上铺展的FP2肽的压缩等温线π–A以及在3、10、20和30 mN m−1下获得的LB肽膜的AFM显微照片（分别为B、C、D和E））。

图4、A)用于拟合NR数据的模型示意图。B)10、C)20和D)30 mN m-1处界面的密度分布。E）通过NR获得的纤维的总厚度。F)界面剪切流变测量。G)通过分析AFM图像获得纤维的间距和曲率。

图5、A)原始FP2肽在20 mN m-1表面压力下在云母基底上的AFM显微照片，B)浸入HAuCl4溶液30分钟后的照片，以及C)在随后的UV/O3降解处理后的照片。D)示意图显示了肽纤维和金前体盐在水溶液中的相互作用。原始FP2肽的E)N 1s和F)Au 4f（黑点）以及无机掺入和UV/O 3降解后（绿点）的高分辨率XPS。

总结

自组装肽(SAP)是创建分层纳米结构的通用构建模块。尽管SAP承诺对组装形态和尺寸进行精确控制，但实验验证仍然至关重要。从这个意义上说，最近的研究重点是纳米螺旋结构，它模仿自然结构，并具有生物医学和纳米技术应用的潜力。在此，证明SARS-CoV-2融合肽能够使用界面组装作为制造方法形成特定的螺旋状结构，并通过由于单轴压缩而施加的界面流对螺旋系综进行微调。为了形成组装的纳米原纤维结构，使用LB槽将这两种融合肽沉积在空气-水界面上。使用原子力显微镜（AFM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）获得了压缩时形成的螺旋状纳米结构的结构信息。LB膜分析仪在本研究中提供了一个精确控制和监测肽自组装过程的平台，使得研究人员能够制造出具有特定形态和功能的纳米结构，这对于纳米技术和材料科学领域的研究具有重要意义。此外，还采用中子反射计(NR)和剪切流变学测量来跟踪装配过程。由此产生的螺旋状结构随后被用作制造金属复制品的模板，为其在光学和纳米制造技术中的潜在应用铺平了道路。这些螺旋结构随后被修改为金属复制品的模板，扩大了肽引导自组装在制造在cm2面积上具有亚10 nm尺寸的定制纳米结构表面的潜力。