В UMass Lowell создали пептидные наночастицы и гидрогели, обратимо реагирующие на CO2

Химики с кафедры химии Массачусетского университета в Лоуэлле (T. Farrokhi, S. V. Ceballos, S. M. Silva и M. B. Ross) применили диоксид углерода как динамичный и обратимый стимул для управления веществом на наноуровне и макроуровне. Работа опубликована 7 ноября 2026 года в Nature Communications. Управление основано на дизайне пептидов с заданной последовательностью; изучались наночастицы с пептидами на поверхности и гидрогели nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗.

Такие стимулы, как pH, свет и электромагнитные поля, уже позволяют точно управлять взаимодействиями на наноуровне. Газы, как отмечают авторы, остаются сравнительно мало изученными регуляторами свойств материалов, хотя играют центральную роль в биологии, энергетике и климате.

Наночастицы: чувствительность задаёт последовательность пептида

Наночастицы с пептидами на поверхности показали выраженный и настраиваемый отклик на CO2 при изменении расхода газа на порядки величины. По данным авторов, чувствительность определяется изменениями структуры пептида, зависящими от положения и последовательности.

Зависимость агрегации от последовательности пептида описана шестью принципами дизайна. Количественное моделирование показывает, что скорость агрегации масштабируется с расходом газа, а не с накопленной дозой CO2 nature.comNature Communicationsnature.comОткрыть источник ↗.

Гидрогели и литография с помощью CO2

Отклик, управляемый газом, переносится с коллоидных наночастиц на биосовместимые гидрогели сантиметрового масштаба. Эти гидрогели обратимо и с изменением цвета реагируют на CO2.

Используя этот отклик, команда создала пространственный рисунок в гидрогеле через газопроницаемую маску, где CO2 служил литографическим стимулом. Авторы заключают, что управление с помощью газа может стать общей и масштабируемой стратегией программирования отзывчивых материалов на разных масштабах длины.