论文题目：Supramolecular polymers form tactoids through liquid–liquid phase separation
发表期刊：Nature,626,1011–1018 (2024)
生物聚合物的液-液相分离（LLPS）在具有多种生物功能的无膜细胞器的形成中，已被证明起着核心作用。合成超分子聚合物是大分子的的非共价物，但是尚无报道其存在液液相分离。此论文作者研究了从合成组分的超分子聚合得到的连续生长的原纤维，通过熵驱动途径相分离成高度各向异性的类晶团聚体（tactoids）。受葡聚糖浓度调节的拥挤环境不仅影响超分子聚合动力学，还影响LLPS的性质，包括相分离动力学、形态、内部有序性、流动性和最终类晶团聚体的力学性能。此外，衬底-液体和液-液体界面被证明能够加速超分子聚合物的LLPS，允许产生大量三维有序结构，包括表面高度有序的微米长的类晶团聚体阵列。
光源：SAXSLAB Ganesha system (Cu)
设备：SAXSLAB Ganesha system (Cu)
探测器：Pilatus 300 K silicon pixel detector
为了研究超分子聚合作用，作者使用CLSM观察到了1 wt%的reidopyrimidinone glycine (UPy-Gly)（含有低于0.1 mol%的UPy-Cy5）在水溶液中从均一溶液到液液相分离溶液的转变。溶液中，富集区与稀疏区的共存，类似于经历LLPS的大分子溶液。更令人惊讶的是，液滴的形状不是球形的，而是纺锤状的，让人想起由生物丝形成的小液滴。大分子的拥挤效应，被认为在相分离过程中，通过体积排斥效应促进了胶体和蛋白质的相分离，并促进了凝聚体和生物分子凝聚体的形成。
受此启发，作者将dextran引入到UPy-Gly溶液中，以调节超分子的聚合效应和相分离行为。两超分子聚合和相分离的耦合最终导致了动态的、高度有序的、三维的（3D）结构，达到毫米甚至厘米的尺度。
随着dextran浓度增加，相分离过程更快，类晶团聚体的尺寸更小，且形状上表现为更加细长，更加致密且更加rigid。从上图可以看到长短轴的比值，随着浓度增加呈现先增后减的钟形曲线趋势。当浓度3wt%时，其形态呈现出类似于长纤维束。其长短轴比随时间增加了30%-70%，而据报道的淀粉纤维形成的类似结构，其长径比呈随时间降低。因此，作者提出，尽管体积增加，但随着时间的推移，UPy-Gly tactoids的长径比增加可以归因于原纤维的进一步伸长，是超分子聚合的结果。
上图d为偏振荧光显微镜实验得到的荧光强度，结果表明， fibrils的荧光强度强烈依赖于180°周期的线偏振激发光束的角度，表明是典型的轴向排列的fibrils。在归一化强度图中，正弦曲线的振幅随dextran浓度的增加而增加. 通过拟合正弦曲线获得的排列程度表明，原纤维在较窄的范围内随着葡聚糖浓度的增加而更好地排列，这与粘状体长径比的增加完全一致。
SAXS被用于交叉验证UPy-Gly溶液的结构。结果表明，在dextran浓度较高的情况下，单个原纤维排列规则有序，呈现较为尖锐的散射峰，峰强度增大。峰位置从0.30 nm−1漂移到0.35 nm−1，对应于纤维间距离从21 nm变化到18 nm，证实了高葡聚糖浓度下的更致密的组装结构。这一结果意味着内部粘度增加，也可以从上图h中的Ds推断出来。在0.62 nm−1附近的峰表明原纤维呈六边形结构排列。
作者使用CLSM和AFM观察到了在不同条件下LLPS随时间的演化过程。并且使用SAXS研究了时间尺度上结构的变化。SAXS显示峰强度的增加和峰位置的变化（从0.33 nm−1到0.35 nm−1）进一步证实了了原纤维随着时间的推移，形成了更有规则和紧密分布的结构。纤原尺寸和纤原间间距的变化可以解释随着时间的推移扩散速率降低和刚性的增强。取向的提升可归因于原纤维伸长后的熵效应。
总结：作者使用SAXS与AFM/CLSM等方法交叉验证，研究了dextran调控下的液液相分离过程，表征了tactoids的结构的形成及其随时间的演化。
本文源自微信公众号：科学边角料
原文标题：《看顶刊如何用SAXS——Nature,626,1011–1018 (2024)：液液相分离》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/-ujTOsc7egvHY5xYwt-r8w
本转载仅出于分享优质测试干货，旨在传递更多观点，并不代表赞同其全部观点或证实其内容的真实性。文章中所包含的图片、音频、视频等素材的版权均归原作者所有。如有侵权请告知删除。
