許多生物組織，如肌腱、軟骨和血管，具有優異的機械性能，可以承受較大的變形而不斷裂，而且當機械載荷釋放時，可以迅速恢復其力學性能。然而，許多合成的軟材料，如水凝膠，機械強度低，韌性差，可恢復性有限。目前，如何使人工合成的強韌水凝膠來模擬生物組織復雜的能量耗散和恢復機制，仍是一個挑戰。
近日，南京大學王煒教授、曹毅教授和薛斌博士等人使用一個力耦合酶反應將一個強共價肽鍵變為一個可逆鍵。基于這一概念，研究者設計了雙網絡水凝膠(DN hydrogels)，實現了高機械強度和可逆機械回復。具體來說，研究者發現了一種肽連接酶，即分選酶A (SrtA)，能夠在外力作用下促進肽的蛋白水解。肽鍵可由同一種酶在無外力存在的情況下重新連接，這使得雙網絡水凝膠中的犧牲網絡可以可逆地破裂和重建。這項工作展示了一種在分子水平上精確控制水凝膠力學和動力學性質的通用方法。相關工作以“Strong and Reversible Covalent Double Network Hydrogel Based on Force-coupled Enzymatic Reactions”為題發表在最新一期的《Angewandte Chemie International Edition》。
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