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2018年05月09日 12時02分 JST | 更新 2018年05月09日 12時02分 JST

柔軟な自己修復結晶

それぞれの単独成分よりも丈夫になるとともに、傷つけると自己修復挙動を示す。

BlackJack3D via Getty Images
Scientific background. 3D render

結晶材料を柔軟にするには、原子成分や分子成分の相互作用の程度についてトレードオフが求められる。つまり、一般的に相互作用を増やすと結晶性が維持されるが、相互作用を減らすと柔軟になる。

そのため、結晶の柔軟性(すなわち結晶格子の膨張性)の程度が制限されることになる。

今回A Tezcanたちは、フェリチンタンパク質結晶の多孔性を利用して、フェリチン結晶内にポリマーネットワークを注入した。

このタンパク質とポリマーの複合材料は、水を加えると、周期性を維持しつつ等方的に膨張してサイズが約2倍になる。この膨張は可逆的であり、塩を加えると収縮する。

この複合材料は、フェリチン格子とポリマーネットワークの間の非共有結合性相互作用によって、それぞれの単独成分よりも丈夫になるとともに、傷つけると自己修復挙動を示す。

この新たなクラスの複合材料は、フェリチン結晶の構造秩序とポリマーヒドロゲルの化学的な調整能を併せ持っている。

Nature 557, 7703

原著論文:

Hyperexpandable, self-healing macromolecular crystals with integrated polymer networks

doi:10.1038/s41586-018-0057-7

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