Water-regulated viscosity-plasticity phase transitions in a peptide self-assembled muscle-like hydrogel

可塑性 粘度 相(物质) 相变 材料科学 流变学 生物物理学 细胞生物学 化学 纳米技术 生物化学 生物 复合材料 热力学 物理 有机化学
作者
Yu Fang,Junhui Shi,Juan Liang,Dan Ma,Huaimin Wang
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:16 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-025-56415-7
摘要

The self-assembly of small molecules through non-covalent interactions is an emerging and promising strategy for building dynamic, stable, and large-scale structures. One remaining challenge is making the non-covalent interactions occur in the ideal positions to generate strength comparable to that of covalent bonds. This work shows that small molecule YAWF can self-assemble into a liquid-crystal hydrogel (LCH), the mechanical properties of which could be controlled by water. LCH can be used to construct stable solid threads with a length of over 1 meter by applying an external force on 2 µL of gel solution followed by water-regulated crystallization. These solid threads can support 250 times their weight. Cryogenic electron microscopy (Cryo-EM) analysis unravels the three-dimensional structure of the liquid-crystal fiber (elongated helix with C2 symmetry) at an atomic resolution. The multiscale mechanics of this material depend on the specificity of the molecular structure, and the water-controlled hierarchical and sophisticated self-assembly. Assembly of small molecules offers possibilities in the preparation of materials, but obtaining desirable mechanical strength can be challenging. Here, the authors report the assembly of a tetrapeptide to form a liquid crystal hydrogel, able to support significant weight.

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