DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03672
纖維狀淀粉樣蛋白表現出一系列出色的力學、光學和電子特性，這些特性均源于其特有的β-折疊結構。到目前為止，在實際應用中利用這些功能一直受到在宏觀尺度上控制淀粉樣蛋白自組裝過程的有限能力的阻礙。在此，研究者采用具有微觀約束能力的核殼靜電紡絲來組裝淀粉樣雜化纖維，該纖維由通過聚合物殼穩定的密集聚集型纖維狀淀粉樣蛋白組成。可以將具有微米直徑的長達1厘米的雜化纖維排列成有序的陣列，然后沉積到基材上或制備成獨立式網絡。淀粉樣蛋白的高彈性模量和固有熒光特征均保留在雜化纖維芯中，并且它們在宏觀纖維圖案中完全存在。研究結果表明，微觀約束對于由單體蛋白引導淀粉樣蛋白的組裝至關重要。
圖1.制備工藝示意圖。（A）核-殼結構雜化纖維具有PEO聚合物殼（綠色）和功能性淀粉樣蛋白核（藍色）。（B）低壓靜電紡絲用于制備定向纖維。將電力施加在針頭和收集器平板之間，以將纖維從針頭中拉出（i）。沉積基材（引發劑）上的小平臺用作接觸點，以在收集器向側面平移時施加額外的機械拉伸力（ii）。（C）（i）通過SEM圖像確認了纖維的核殼結構。比例尺=500nm。（ii）在SEM上測量100根纖維的平均直徑，其值為1.8μm。（D）在紡絲過程中施加電壓使纖維沉積在基材上（i）。比例尺=100μm。如果未施加電壓，則纖維會在兩個接觸點之間形成獨立的線（ii）。比例尺=200μm。
圖2.雜化纖維的結構表征。（A）可以產生長達1厘米的獨立圖案（i，比例尺=2mm），而基材沉積纖維的長度可達幾厘米（ii，比例尺=1cm）。（B）成功和未成功形成核的原子力顯微鏡圖像（ii和iii=形貌圖，ii和iv=相應的3D投影）。比例尺=10μm，高度=2μm。（C）酰胺I區的FTIR數據證實雜化樣品（橙色）與成熟淀粉樣纖維（淺藍色）的結構組成非常相似。（D）拉曼顯微鏡證實沿纖維芯的淀粉樣蛋白二級結構是連續的。比例尺=100μm。
圖3.雜化纖維的力學表征。（A）納米壓痕和楊氏模量的力學測量證實了雜化材料的核-殼結構（i）。測量體外生長的淀粉樣蛋白的模量以進行比較（ii），并與雜化材料核的模量相匹配（iii）。比例尺=400nm，最大AFM范圍=0-2log Pa。（B）（i）中跨度為2.5mm的單根纖維的微懸臂梁測量表明，其具有較高的彈性模量。比例尺=200μm。（C）交叉和平行雜化纖維陣列以幾粒稻谷的形式支撐著相當大的重量。比例尺=2mm。
圖4.雜化纖維的光學表征。（A）在較大的纖維圖案上可以觀察到淀粉樣蛋白特有的內源熒光。比例尺=100μm。（B）雜化纖維的發射光譜（橙色）類似于體外形成的淀粉樣纖維的發射光譜（藍色）。（C）共焦成像（上圖）和熒光壽命圖（下圖）顯示，體外生長的淀粉樣纖維（ii）比低聚形式（i）的熒光壽命短。雜化纖維（iii和iv）類似于聚集的蛋白質，但較厚的結構似乎更類似于寡聚蛋白質，比例尺=10μm。
圖5.不同長度淀粉樣纖維組裝的工程控制。雜化超細纖維可以制備出具有高淀粉樣蛋白密度的有序宏觀材料。在這種尺度下，通常只能發現無序的纖維和低纖維密度的水凝膠組件。比例尺=2mm和1cm。
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