开发生物仿生、高性能、可持续发展产品的一个主要挑战是如何准确复制生物材料的引人注目的特性，如高强度、自修复、刺激反应性等。目前，由于学界对序列-结构-性质关系的理解有限，在微观尺度上对这些特性的合理化以及合成材料的合理设计受到了阻碍。
日前，来自德国慕尼黑大学和宾夕法尼亚州立大学的科学家团队合作在水蛋白作为生物材料的物理性能方面取得了进展。研究成果以论文形式在线发表于《物理化学快报》上，题为“Hydration-Induced Structural Transitions in Biomimetic Tandem Repeat Proteins”（生物仿生串联重复蛋白中的水合诱导结构转变）。
研究团队采用最先进的核磁共振(NMR)光谱，将人工生物激发的串联重复蛋白TR(1,11)的原子结构和动态特性与其惊人的宏观特性联系在一起，包括高弹性、自愈能力和在生物材料中保持质子电导率的记录。
研究表明，水合诱导的无定形富含Gly的软段和有序的富含Ala的硬段的结构重排是该材料优异物理性能的关键。在水化状态下，富含Ala的有序部分和富含Gly的无序部分都有助于纳米结构β片的形成，从而提高了材料的强度和韧性。这种重组伴随着水-蛋白界面的快速脯氨酸环起皱和主干顺反异构化，进而增强了水合膜的弹性和导热性。
研究团队的深入表征为下一代生物材料的开发以及性能改进提供了坚实的基础。
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