国家材料腐蚀与防护科学数据中心
National Materials Corrosion and Protection Data Center
中文 | Eng 数据审核 登录 反馈
浴枪林弹雨而重生!—新型防护材料"自适应蛋白质晶体"
2016-05-27 09:25:27 作者:材料牛 来源:材料牛

  加州大学圣地亚哥分校的化学家合成了一种新型的"自适应蛋白质晶体".这种材料具有一种违背我们正常认知的属性:当我们沿一个方向对其进行拉伸时,在与拉伸方向垂直的方向上,材料非但没有变薄,反而变得更厚。同样的,当我们沿一个方向对其进行挤压时,它在相垂直的方向上发生收缩而不是扩张,并且在这个过程中密度变大。


 
"自适应蛋白质晶体"这一"遇刚则刚"的反常属性,使其具有很多的潜在应用。例如:用于跑鞋的鞋底,当鞋底与路面碰撞时,它会自动变厚从而具有更好的减震作用;用于防弹衣,当受到子弹射击时,它会利用自身的自适应作用而变得更加强韧。


  关于这种反常的蛋白质晶体的形成原理以及其膨胀的特性,我们借用文献中的几幅图片为大家做简单的说明。


  图文导读


  图一:以RhuA(磷酸醛缩酶)或其二硫化物和金属为媒介的自组装模式

 

1.jpg

 


  a图为 C98-RhuA、H63 / H98-RhuA和F88 / C98-RhuA的结构示意图(C98-RhuA、H63 / H98-RhuA和F88 / C98-RhuA为RhuA的三种不同的变异体)。图中橙色和蓝色分别代表RhuA的上半部分和下半部分,不同颜色是为了在b图中突出强调这两部分的相对分子取向。图中的红色和蓝绿色分别代表半胱氨酸和组氨酸的残留物在98和63中的插入位置。


  b图对C98-RhuA、H63 / H98-RhuA和F88 / C98-RhuA的平面分子的晶格结构进行了猜想。其中M2 +指Zn2+(锌离子)或Cu2+(铜离子)。


 
图二:RhuA的各种变体的片晶在透射电镜下的特征

 

2.jpg

 


  图a为C98-RhuA;b为H63 / H98-RhuA(Zn2 +协调);c为F88 / C98-RhuA.


  图中(i)低放大率下的视野;(ii)高倍率下的视野;(iii)将第二列经傅里叶变换后的图像;(iv)重建后的平面晶图像;(v)基于第四列重建后的平面晶图像的结构模型(着色方案与图一中的一致)。


  第三列的高分辨率限制在大约14 ?.第五列中的黑色方块代表的是单位晶胞(各个角分别在4次对称轴线上);晶胞常数(α=β,γ)分别为:C98-RhuA(114 ?,90°),H63 / H98-RhuA(91 ?,90°)和F88 / C98-RhuA(115 ?,90°)。


 
图三:平面C98-RhuA晶体的动态和膨胀性质

 

3.jpg

 


 

  a为平面C98-RhuA 晶体的七个不同构象状态 (图I–VII) 的重建二维图像;b为第二、 第五和第七种构象在高倍镜下的视图及其派生结构模型。


  单位C98-RhuA 之间的单位晶胞及其铰链角度 (α)分别以黑色和红色突出显示(对应图一中的橙色和蓝色);c为在不同的悬浮/沉淀周期内,不同构象的C98-RhuA 晶体的分布状态。n指的是每个分析面板中的点阵格子的总数; d为旋转、 刚性块的模型的示意图,它反映了 C98-RhuA 的晶格动力学 (着色方案与图 1 中的一致;为清楚起见还对所有板块都做了编号)。Δx和 Δy表示四聚体之间的孔隙打开或关闭后其横向和纵向的长度变化。e中,为测定 C98-RhuA 晶体的膨胀行为,对 C98-RhuA 晶体的重建透射电镜图像做了数字图像分析。两种极限构象状态(I 和VII)晶格中的RVEs(代表性体积元)由红色区域表示,顶点为 1至4号RVEs ,用于计算局部工程应力的向量 M,N(状态I) 和向量m,n(状态VII)由带有蓝绿色箭头的线表示。晶格孔隙的边缘--图中紫色的线,可用来确定 RVE 顶部的位置。f为基于状态I的晶格构象计算出的不同构象状态的泊松比(ν)。误差来源于数字图像处理过程中对应选区内的像素的不确定性。

 

 

 

 

 

更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等等方面的国内外最新动态,我们网站会不断更新。希望大家一直关注国家材料腐蚀与防护科学数据中心http://www.ecorr.org 

免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。

关于国家科技资源服务平台

国家科技基础条件平台中心是科技部直属事业单位,致力于推动科技资源优化配置,实现开放共享,其主要职责是:承担国家科技基础条件平台建设项目的过程管理和基础性工作;承担国家科技基础条件平台建设发展战略、规范标准、管理方式、运行状况和问题的研究,以及国际合作与宣传、培训等工作;承担科技基础条件门户系统的建设与运行管理工作;参与对在建和已建国家科技基础条件平台项目的考核评估和运行监督工作。

国家科技资源服务平台相关网站


国家材料腐蚀与防护科学数据中心

国家高能物理科学数据中心

国家基因组科学数据中心

国家微生物科学数据中心

国家空间科学数据中心

国家天文科学数据中心

国家对地观测科学数据中心

国家极地科学数据中心

国家青藏高原科学数据中心

国家生态科学数据中心

国家冰川冻土沙漠科学数据中心

国家计量科学数据中心

国家地球系统科学数据中心

国家人口健康科学数据中心

国家基础学科公共科学数据中心

国家农业科学数据中心

国家林业和草原科学数据中心

国家气象科学数据中心

国家地震科学数据中心

国家海洋科学数据中心