自然界中的软结构，例如蛋白质组装，可以通过非共价相互作用可逆地组织为功能性分层结构，但在合成材料中分子编码这种动态能力仍然是一个难以实现的目标。Erik Luijten和Samuel I. Stupp团队基于肽两亲物制备的水凝胶，其能够承载组装成超结构的DNA链并且响应化学触发而拆解。通过添加可溶性分子或改变电荷密度可以诱导这种纤维超分子网络形成胶束到纤维和纤维束的可逆转变。具体而言，该体系由烷基化肽（单体1）与含有共价连接的寡核苷酸末端区段（单体2）共组装形成的纳米纤维组成。将1和2以摩尔浓度0.1％至10％混合，导致形成沿其长度单体随机分布的纤维。这项工作最初目的是制造水凝胶，当将含有纤维的水溶液与互补的寡核苷酸混合时通过Watson-Crick碱基配对可看到凝胶的形成，当添加可溶的单链DNA，通过前端链接位移交联，凝胶被溶解液化。将得到的水凝胶用作培养细胞的细胞外基质模拟物，在状态之间切换的水凝胶也使星形胶质细胞在其反应性和幼稚表型之间转换。实验和模拟表明，这种反应需要由它们之间强烈的非共价相互作用引导的分子大规模空间重新分布，化学可逆结构只能在超分子内聚能的有限范围内发生。当上层结构形成和消失时，水凝胶的储存模量发生可逆改变。

Ronit Freeman1, Ming Han, Zaida Álvarez, Jacob A. Lewis, James R. Wester, Nicholas Stephanopoulos, Mark T. McClendon, Cheyenne Lynsky, Jacqueline M. Godbe, Hussain Sangji, Erik Luijten, Samuel I. Stupp, Reversible self-assembly of superstructured networks[J], Science, 2018.

DOI: 10.1126/science.aat6141

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