三月已至，新的學期又即將開始，導師安排的文獻任務不知各位完成了沒，馬上要來臨的組會還不知道回報啥文獻？來來來，奇物論編輯部為大家整理了2月份發(fā)表在材料頂刊Nature Materials雜志上與生物材料領域相關的文章，供大家有備開學~
在2月份，Nature Materials共上線19篇論文。我們選取了8篇相關的文章進行介紹。
一、納米醫(yī)學
首先，咱們先來看看偏向納米醫(yī)學領域的文獻，有2篇文章涉及。
第一篇是先前奇物論報道過的，關于新型脂質(zhì)體用于遞送基因藥物，詳情報道點擊：Nature Materials：脂質(zhì)納米顆粒遞送取得新進展
該文章是美國德克薩斯大學西南醫(yī)學中心Daniel J. Siegwart教授課題組發(fā)表的，他們報道合成了一系列具有強內(nèi)涵體逃逸性能的新型磷脂 (iPhos)。基于iPhos的LNPs用于遞送mRNA或Cas9 mRNA/單向?qū)NA (sgRNA) 復合物，不但具有極高的體內(nèi)遞送效率，而且實現(xiàn)了器官選擇性的mRNA遞送和CRISPR/Cas基因編輯。該研究可為新載體材料的開發(fā)和器官靶向性遞送體系的研究提供了新的思路。
圖|具有內(nèi)涵體逃逸性能的新型磷脂的設計
然后另一篇相關的是一篇觀點論文，介紹了用于非侵入性生物成像的可遺傳編碼的材料。
研究人員重點關注了使用蛋白質(zhì)工程和合成生物學工具來開發(fā)的更豐富、更復雜的生物材料的最新進展。從而能夠通過將聲波、核自旋和光吸收的物理過程與獨特的蛋白質(zhì)基材料耦合起來，從而對人體內(nèi)特定細胞和分子的位置和功能進行成像。
這些材料包括氣體囊泡，衣殼狀納米腔室、色素產(chǎn)生酶和跨膜轉運蛋白，可實現(xiàn)新形式的生物分子和細胞造影。這些基于蛋白質(zhì)的造影劑能夠通過基因編碼并由細胞產(chǎn)生，這為細胞功能的體內(nèi)研究創(chuàng)造了前所未有的機會，而它們對基因工程的適應性使其物理、化學和生物特性的原子級設計成為可能。
圖|小蛋白質(zhì)作為遺傳編碼的造影劑用于非侵入性成像
二、仿生致動材料
接下來介紹的是仿生致動材料，該方向近年來非常受Nature Materials偏愛。在2月份，總共有4篇相關論文發(fā)表。
第一篇是2月1號上線的，詳見報道：仿生凝膠，又一篇Nature Materials！
該研究主要是介紹了作者利用另一個常見的但又容易被忽略的物理過程（瞬態(tài)去膨脹過程）來設計一種可以產(chǎn)生重復多次自主運動的設備，這是一種僅靠自身環(huán)境中的能量流就可以自我恢復的材料。這項研究可以使未來的軍用機器人能夠擺脫自身的能量。
然后是芝加哥大學Aaron P. Esser‐Kahn等人報道的一種仿生復合材料，這種仿生復合材料能適應它所處的機械環(huán)境，其模量隨力、時間和機械攪拌頻率的變化而變化。這種復合材料的適應性由機械響應型ZnO控制，其控制聚合物復合凝膠中硫醇和烯烴之間的交聯(lián)反應，從而導致機械驅(qū)動的66倍模量增加。這種仿生復合材料設計有望用于開發(fā)從粘合劑到與生物系統(tǒng)接觸材料。
圖|材料結構重塑和力分布模型
另一篇與致動材料相關的是一種光驅(qū)動同步運動的致動器
荷蘭埃因霍溫科技大學Dirk J.Broer等人通過一種類似于擺錘和節(jié)拍的同步運動的方法報告了薄塑料致動器的同步振動。他們發(fā)現(xiàn)兩個聯(lián)合液晶網(wǎng)絡振蕩器，在光的驅(qū)動下，相互通信并同步它們的振蕩，正如惠更斯用鐘擺所觀察到的。預計，通常在剛性系統(tǒng)中觀察到的復雜同步現(xiàn)象也可能存在于軟聚合物材料中。這樣就可以使用新的刺激，以光致激發(fā)集體運動。
圖|夾帶不對稱振蕩器
在另外一篇文章中，同樣也涉及材料的集體運動
活性材料能夠?qū)⒆杂赡苻D化為機械功，以產(chǎn)生自發(fā)運動，并展現(xiàn)出驚人的集體動力學，而生物學正是這些動力學的基本功能。在合成系統(tǒng)中控制這些動力學和傳輸特別具有挑戰(zhàn)性。于此，研究人員介紹空間結構化活動的概念，作為控制和操縱由肌動蛋白絲和光敏肌球蛋白馬達組成的主動向列液晶中的運輸?shù)囊环N手段。這為自主和可重構微流體系統(tǒng)的設計提供了基礎，其中通過光的調(diào)制活動來控制輸運。
圖|肌動蛋白液晶中的圖形化活動導致空間受限流動和拓撲缺陷
三、可拉伸材料
最后，咱們來介紹最后一個相關的領域——可拉伸材料
先前，我們報道過同時上線兩篇Nature Materials關于柔性電子的研究，詳情可見：一種電子皮膚，兩篇Nature Materials
即，耶魯大學的Rebecca Kramer-Bottiglio課題組和香港理工大學鄭子劍教授課題組報告了利用液態(tài)金屬網(wǎng)絡實現(xiàn)高導電性、超可拉伸性和機械穩(wěn)定性電子產(chǎn)品的方法。這兩個報告都表明，液體為制造軟設備和機器人技術提供了一條途徑。功能性液體組件將提供誘人的機會來制造具有皮膚般柔軟性的不可感知的可穿戴電子設備和機器人。在功能性，可伸縮性和高度變形的電子學和機器人技術的競爭日益激烈的同時，該兩個課題組所做的這項突破性工作使我們越來越接近真正無處不在的電子學。
圖|液態(tài)金屬可伸縮電子產(chǎn)品
通過回顧2月，我們可以大致了解Nature Materials的最新研究動態(tài)，仿生材料和可穿戴器件領域占比較大，納米醫(yī)學相對較少，當然納米醫(yī)學還是以Nature Nanotechnology雜志為主戰(zhàn)場（安排上？）。
未來3月，我們一起期待更多新奇的研究成果上線。
以下為參考文獻，按照上文介紹順序給出：
1. Shuai Liu et al. Membrane-destabilizing ionizable phospholipids for organ-selective mRNA delivery and CRISPR-Cas gene editing. Nature Materials,2021. https://doi.org/10.1038/s41563-020-00886-0
2. Farhadi, A., Sigmund, F., Westmeyer, G.G. et al. Genetically encodable materials for non-invasive biological imaging. Nat. Mater. (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-020-00883-3
3. Kim, Y., van den Berg, J. & Crosby, A.J. Autonomous snapping and jumping polymer gels. Nat. Mater. (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-020-00909-w
4. Wang, Z., Wang, J., Ayarza, J. et al. Bio-inspired mechanically adaptive materials through vibration-induced crosslinking. Nat. Mater. (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-021-00932-5
5. Vantomme, G., Elands, L.C.M., Gelebart, A.H. et al. Coupled liquid crystalline oscillators in Huygens’ synchrony. Nat. Mater. (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-021-00931-6
6. Zhang, R., Redford, S.A., Ruijgrok, P.V. et al. Spatiotemporal control of liquid crystal structure and dynamics through activity patterning. Nat. Mater. (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-020-00901-4
7. Liu, S., Shah, D.S. & Kramer-Bottiglio, R. Highly stretchable multilayer electronic circuits using biphasic gallium-indium. Nat. Mater. (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-021-00921-8
8. Ma, Z., Huang, Q., Xu, Q. et al. Permeable superelastic liquid-metal fibre mat enables biocompatible and monolithic stretchable electronics. Nat. Mater. (2021). https://doi.org/10.1038/s41563-020-00902-3
