對肽組裝物進(jìn)行指導(dǎo)性地氧化，從而產(chǎn)生聚合物色素，圖片來自Matej Vakula/NYC。
長期以來，科學(xué)家們就已知道黑色素，即賦予皮膚、毛發(fā)和眼睛顏色的色素，具有多種有用的性質(zhì)，不僅抵抗致癌性的紫外線輻射和自由基，而且也具有電導(dǎo)性、粘附性和儲存能量的能力。
為了利用這些性質(zhì)，來自美國紐約市立大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種新的方法來制造模擬黑色素性質(zhì)的材料，并且史無前例地控制這些生物聚合物形成的特定性質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)可能能夠使得人們開發(fā)化妝品和生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年6月9日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Polymeric peptide pigments with sequence-encoded properties”。
不同于DNA和蛋白等其他的生物聚合物（在這些生物聚合物中，它們的有序結(jié)構(gòu)和它們的性質(zhì)之間存在直接的關(guān)聯(lián)性），黑色素是內(nèi)在無序的，因此它的結(jié)構(gòu)與它的功能之間不可能存在直接的關(guān)聯(lián)性。因此，科學(xué)家們不能夠充分地利用黑色素的性質(zhì)，這是因為在實驗室合成黑色素的努力因很難設(shè)計它的無序分子結(jié)構(gòu)而遭受挫折。
論文通信作者、紐約市立大學(xué)研究生院高級科學(xué)研究中心納米科學(xué)計劃主任Rein V. Ulijn說，“我們利用簡單的三肽（由僅三個氨基酸組成）產(chǎn)生一系列具有精準(zhǔn)控制的有序和無序水平的分子結(jié)構(gòu)。我們吃驚地發(fā)現(xiàn)一旦優(yōu)化這些肽結(jié)構(gòu)，就可形成具有不同顏色（從淺米色到深棕色）的聚合物色素。”
隨后對這種方法進(jìn)行更加深入的描述證實了這些黑色素類似的材料的紫外線吸收和納米形態(tài)等其他的性質(zhì)也能夠通過這些三肽的氨基酸序列進(jìn)行系統(tǒng)性地控制。
論文共同作者、美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)研究員Christopher J. Bettinger專門研究黑色素在能量儲存中的應(yīng)用。在這些發(fā)現(xiàn)的材料當(dāng)中，他發(fā)現(xiàn)二維的片狀聚合物表現(xiàn)出顯著的電荷儲存能力。Bettinger說，“擴(kuò)大這些肽的組成參數(shù)可能顯著地增加這些形成的色素的實用性，而且這項研究也能夠有助我們更好地理解天然的黑色素的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和功能。”
