原创 高分子科学前沿
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在适当的条件下，聚阳离子和聚阴离子的溶液可能表现出分相转变，导致称为聚电解质复合凝聚物（PEC）的富含聚合物的相与几乎没有聚合物的稀释上清液共存。PEC可能表现为固体状沉淀物或粘弹性流体，通常称为凝聚层。自从发现生物聚合物凝聚以来，PECs 在用作蛋白质和药物封装剂、基因传递载体、表面涂层和粘合剂方面受到了广泛关注。凝聚是细胞中无膜液体细胞器（包括P-体、应激颗粒和生殖颗粒）的潜在形成机制，激发了最近对PEC的兴趣。在这些情况下，凝聚通常被称为液-液相分离(LLPS)，并被认为在生化反应的时空组织和基因调控中起着关键作用。例如，P-体和应激颗粒充当mRNA的储存位点，并协同调节mRNA的翻译和降解。应激颗粒是为了应对外源性应激而形成的，并通过隔离未翻译的mRNA和翻译起始因子来关闭翻译。
LLPS在生物环境中的一个显著特征是参与聚合物（即蛋白质和核酸）的序列、构象和组成的异质性。尽管付出了越来越多的努力，但仍不清楚LLPS的热力学是否受简单规则的控制，尤其是在具有异质成分的溶液中。鉴于此，斯坦福大学秦健教授、夏岩教授结合实验和理论工作来研究非化学计量混合对凝聚行为的影响，并准确测量凝聚相和上清相中聚电解质（PE）和小离子的浓度。对于具有不等混合化学计量比的合成聚丙烯酰胺和多肽/DNA，作者报告了在生理盐浓度附近发现的一般“循环”现象，其中凝聚层中的聚合物浓度最初随着盐的加入而增加，然后又下降。这种循环行为由考虑可逆离子结合和静电相互作用的分子模型捕获。在低盐状态下的进一步分析表明，循环现象源于中和非化学计量凝聚层所需的反离子的平移熵。1. 使用具有相同主链和带相反电荷的侧基的PE制备PEC，并使用PE的荧光标记和电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 量化凝聚层和上清相中所有离子物质的浓度。这些测量能够为每个混合比构建完整的相图，这揭示了在不对称（即非化学计量）混合比的低盐区域中迄今为止尚未探索的“循环”现象。2. 研究发现凝聚层中的聚合物浓度在加入盐后最初增加然后降低，这与化学计量混合物中众所周知的“盐溶”行为相反，其中聚合物浓度随着盐浓度的增加而单调降低。此外，作者通过观察由生物大分子（包括多肽和多核苷酸）制备的 PEC 中的类似现象，进一步证实了发现的普遍性。https://advances.sciencemag.org/content/7/31/eabg8654
