Science：制造黑色素类似材料的密码

　　长期以来，科学家们就已知道黑色素，即赋予皮肤、毛发和眼睛颜色的色素，具有多种有用的性质，不仅抵抗致癌性的紫外线辐射和基，而且也具有电导性、粘附性和储存能量的能力。为了利用这些性质，来自美国纽约市立大学等研究机构的研究人员开发出一种新的方法来制造模拟黑色素性质的材料，并且史无前例地控制这些生物聚合物形成的特定性质。这一发现可能能够使得人们开发化妆品和生物医学产品。相关研究结果发表在2017年6月9日的期刊上，论文标题为“Polymeric peptide pigments with sequence-encoded properties”。不同于DNA和蛋白等其他的生物聚合物（在这些生物聚合物中，它们的有序结构和它们的性质之间存在直接的关联性），黑色素是内在无序的，因此它的结构与它的功能之间不可能存在直接的关联性。因此，科学家们不能够充分地利用黑色素的性质，这是因为在实验室合成黑色素的努力因很难设计它的无序结构而遭受挫折。论文通信作者、纽约市立大学研究生院高级科学研究中心纳米科学计划主任Rein V. Ulijn说，“我们利用简单的三肽（由仅三个氨基酸组成）产生一系列具有精准控制的有序和无序水平的结构。我们吃惊地发现一旦优化这些肽结构，就可形成具有不同颜色（从浅米色到深棕色）的聚合物色素。”随后对这种方法进行更加深入的描述了这些黑色素类似的材料的紫外线吸收和纳米形态等其他的性质也能够通过这些三肽的氨基酸序列进行系统性地控制。论文第一作者、纽约市立大学研究生院高级科学研究中心博士后研究员Ayala Lampel说，“我们发现制造出具有受控的无序水平的聚合物的关键是利用具有内在可变的有序水平的系统开始的。首先，我们解决了一系列三肽的氨基酸序列如何产生不同的有序结构。接着，我们利用这些有序结构作为催化氧化的模板来形成具有多种性质的肽类色素。”论文共同作者、美国卡内基梅隆大学研究员Christopher J. Bettinger专门研究黑色素在能量储存中的应用。在这些发现的材料当中，他发现二维的片状聚合物表现出显著的电荷储存能力。Bettinger说，“扩大这些肽的组成参数可能显著地增加这些形成的色素的实用性，而且这项研究也能够有助我们更好地理解天然的黑色素的结构性质和功能。”