DOI: 10.1021/acsnano.2c06082

自组装肽原纤维已被广泛用作一维（1D）阵列中金属纳米颗粒的组织模板。据观察，只有当模板纤维具有可比的直径（即≤20nm）时，才有可能形成具有单个或几个纳米粒子宽度的一维阵列（即直径20nm）。因此，直到今天，实现这种1D阵列的所有肽基模板都具有非常低的持久性长度，这一特性很大程度上取决于模板的直径，因为只有几纳米宽的纤维具有固有的柔性。在此，本研究展示了由具有不对称分布的带电表面的短自组装肽原纤维模板形成的高持久性长度的1D阵列。肽原纤维的不对称性使得纳米粒子仅沉积在具有互补电荷的纤维部分，而原纤维表面的其余部分仍然不含纳米粒子。因此，直径较大的纤维（其具有更高持久性长度）能够作为单个或几个纳米颗粒宽的1D阵列的模板。详细的显微镜、分子动力学模拟和晶体结构分析为纤维的不对称性及其与不同纳米结构（如金和磁性纳米颗粒）的相互作用提供了分子层面的见解。总体而言，这项研究将为高持久性长度1D阵列的制造提供一种新的替代策略，其成本效益较高，可与DNA纳米技术和光刻技术相媲美。

图1.SHR-FF肽组装。（a）SHR-FF的序列和晶体结构。极性片段显示为红色，而Aib残基显示为蓝色。（b）SHR-FF的高阶堆积展示了沿纤维长轴的不对称表面。沿着长轴的四个界面中只有一个是极性的。（c）三个疏水界面围绕着SHR-FF纳米纤维的外围。

图2.具有高持久性长度的线性1D纳米颗粒阵列。（a）AuNPs的原位合成导致不对称线性1D链的形成。纳米颗粒形成几乎连续的阵列并保持良好的线性。纳米颗粒修饰原纤维的放大图像（右）。（b）通过分析来自三个不同实验的100根AuNPs修饰纳米纤维，由TEM图像测量1D纳米颗粒阵列的持续长度分布。（c）SHR-FF纤维模板中预成型AuNPs（硫辛酸稳定）的修饰。（d）SHR-FF纤维模板中预成型AuNPs（柠檬酸盐稳定）的修饰。代表性缩放图像描绘了具有单个纳米颗粒宽度的1D链的形成。

图3.相对于SHR-FF晶体的AuNP位置和SHR-FF晶体施加的电场切片。深蓝色值表示具有强正电场的区域，深红色区域表示具有强负电场的区域。（a）（i）26ns后由柠檬酸盐配体覆盖的AuNP稳定在SHR-FF晶体上（插图显示了肽晶体和AuNP的细节）；晶体施加的电场的近似方向；（ii）沿a轴的电场切片；（iii）沿b轴的电场切片；以及（iv）沿c轴的电场切片。（a）中的比例尺为10nm。（b）（i）AuNP仅被无限晶体的一侧吸引；（ii）沿a轴的电场切片；（iii）沿b轴的电场切片；以及（iv）沿c轴的电场切片。比例尺表示10nm。（c）示意图显示了SHR-FF相对于纳米纤维中电荷分布的组织。为了清晰起见，只显示了一层SHR-FF分子。

图4.SHR-FF纤维模板的通用性。（a）SNPs的1D链状组装。（b）在有无磁场存在的情况下，比较1D链和分散纳米颗粒的累积磁性。（c）在有无外磁铁存在时的磁效应机制示意图。