2025年2月14日,应汪乐余教授邀请,中国科学院过程工程研究所闫学海研究员访问北京化工大学化工资源有效利用全国重点实验室、化学学院和高精尖中心,在汪乐余教授的主持下,闫学海研究员作了题目为“生物分子玻璃态结构与功能应用”的学术报告。闫学海研究员主要从事生物分子组装与工程研究,包括肽、蛋白质新材料和新制剂,生物可吸收植入器件,以及抗炎、抗菌、抗肿瘤医疗应用与绿色低碳制造新技术等。他在中国科学院化学研究所获博士学位,2013年加入中国科学院过程工程研究所工作。2015年获国家优秀青年科学基金,2018年入选科技部中青年科技创新领军人才,2020年获国家杰出青年科学基金,2022年入选中国科学院特聘研究核心岗位,是中国科学院过程工程研究所研究员、博士生导师,生化工程国家重点实验室副主任、介尺度科学研究中心副主任、生物剂型与生物材料研究部主任。
报告中,闫学海研究员介绍了生物分子自组装是生命功能得以实现的重要基础。作为蛋白质的基本结构片段,寡肽不仅具有类似于蛋白质的生物活性,而且其序列可进行编码设计,已经实现了各种热力学稳态纳米结构的可控组装。然而,寡肽自组装的动态过程及其物理化学基础的认识有待于进一步探索。通过调控寡肽自组装的动力学,发现了“液-液相分离”是生物分子自组装的“启动子”,对后续的成核和生长起到了决定性作用。通过对组装过程热力学的研究发现,富含溶质液滴的形成是一个熵驱动的过程,而氢键作用主导的液滴到热力学更稳定组装体(如纳米纤维和纳米晶等)的转变是一个焓驱动的过程。基于“液-液相分离”介导的成核生长新机制,我们能够精确调控寡肽自组装结构,不仅能够实现各种长程有序结构(如纳米纤维、纳米管)的可控组装,更重要的是能够获得热力学亚稳态的无定型的凝聚体或玻璃结构,其具有不同于长程有序结构的独特物理化学性质,在生物医药与高端微电子领域应用前景广阔。本次讲座内容生动有趣,报告会现场座无虚席,同学们表现出极大的热情。