一、学术背景 自生命起源以来，生物个体需要构建有效的屏障来保护自身细胞免受外界物理与化学伤害。在细菌和古菌（archaea）领域，细胞表面层（S-layer, 表面层）是普遍存在、结构精巧的二维蛋白质晶格结构，替代细胞壁或荚膜多糖，起到关键的防护和结构支撑功能。这些S-layer可保护细胞膜，对恶劣环境、捕食、渗透压和毒素暴露等均展现出独特的防护作用。但这种规则晶格也被认为会对细胞形态的快速变化（如细胞分裂、胞质分配）产生物理限制，因此，细胞如何在维持机械强度与实现快速分裂间达到平衡，成为细胞生物学中的核心科学问题。 古菌Sulfolobus acidocaldarius是热偏好菌（thermoacidophilic）家族的代表物种，是研究古菌细胞生物学、环境适应性及与真核细胞起源相关性的理...

增强骨植入物的免疫调节和骨整合：基于凝血酶激活的富含血小板血浆(PRP)自组装技术的研究详解 背景介绍 为了应对骨缺损修复的挑战，骨植入物在现代医学中发挥着至关重要的作用。然而，现有骨植入材料如聚醚醚酮（Polyetheretherketone，简称PEEK）尽管在化学稳定性、弹性模量和成像兼容性方面具有显著优势，却面临着一个最主要的障碍：生物惰性。生物惰性会阻碍植入物与周围骨组织的整合进程，进而引发术后炎症、骨吸收甚至植入物失效。 为了解决这一问题，植入物表面通常会引入生物活性物质。然而，这些外源性物质因可能引发免疫排斥，或因影响其表面机械性能而备受限制。另一方面，富含血小板血浆（Platelet-Rich Plasma，简称PRP）作为一种自体衍生的生物活性液体，因其富含生长因子（如转化...

学术背景 蛋白质自组装是生物系统中普遍存在的现象，其功能多样，从结构支持到生化反应调控。尽管近年来在蛋白质设计领域取得了显著进展，但现有的自组装蛋白质结构通常依赖于严格的对称性，这限制了其尺寸和复杂性的进一步提升。为了突破这一限制，研究人员从细菌微室和病毒衣壳中的伪对称性（pseudosymmetry）中获得灵感，开发了一种层次化的计算方法，用于设计大型伪对称自组装蛋白质纳米材料。这一研究旨在通过打破严格对称性的限制，设计出更大、更复杂的蛋白质纳米笼（nanocages），从而扩展自组装蛋白质结构的多样性。 论文来源 该研究由来自University of Washington的Quinton M. Dowling、Young-Jun Park、Chelsea N. Fries等研究人员共同...

软椭球形微凝胶在气-水界面的毛细驱动自组装研究 研究背景 在流体界面（如气-水界面）上，胶体颗粒的吸附会引发界面变形，进而产生各向异性的界面介导相互作用，并形成超结构。特别是软性椭球形微凝胶由于其可调节的长宽比、可控的功能性和柔软性，成为研究自发毛细驱动自组装的理想模型。微凝胶通常由聚苯乙烯（PS）核心和交联的荧光标记的聚（N-异丙基甲基丙烯酰胺）（PNIPMAM）外壳组成。通过单轴拉伸嵌入聚乙烯醇（PVA）薄膜中的颗粒，可以精细调节其长宽比（aspect ratio, ）。研究表明，长宽比的变化范围从1到8.8，这些微凝胶在气-水界面上的自组装行为通过荧光显微镜、理论计算和计算机模拟进行了研究。随着长宽比的增加，微凝胶的自组装从看似随机的结构转变为紧凑的簇，最终形成长链状的侧向组装。PN...

液晶病毒中的手性传递研究 手性（chirality）是自然界中普遍存在的现象，并且在生物学、化学、物理学和材料科学等多个领域具有重要影响。然而，从纳米尺度的构建块到宏观的螺旋结构的手性传递机制仍然是一个未解之谜。在这篇研究中，作者通过研究细丝状病毒在手性液晶相中的自组装，揭示了手性传递的关键机制。作者深入探讨了电荷表面模式和病毒主链的螺旋变形如何共同作用，形成病毒液晶相的螺旋结构。 研究背景 液晶相中的手性传递在许多领域都具有重要性。例如，从具有不对称碳原子的手性分子到有序螺旋超结构和手性块体装置，理解和控制手性传播对于生物学、化学、物理学以及纳米技术和材料科学等领域至关重要。尤其是被称为“胆甾相”的液晶相，更是手性组装的典型代表。在广泛的技术应用如显示器行业到智能窗户中，胆甾相结构也是生物...