時至今日，自組裝科學（Self-Assembly Science）已取得了極大成就，各種類型、各種形貌、各種功能的組裝體已廣泛應用于各個已知的領域。從物理化學角度上來看，這些熟知的自組裝體系全部受控于經典熱力學原理（thermal equilibrium-control），穩定于能量最小的熱力學平衡態，體系平衡一旦建立，所有參量將不隨時間變化；但實際上，生物體內絕大部分自組裝體系并非如此運作。截然相反，生物組裝體受控于耗散熱力學（dissipation-control），體系必須依托外界能量的持續輸入才能表現出瞬態組裝的趨勢，一旦失去能量供給或能量消耗，組裝體立即表現出解組裝的行為。體系始終運行在高能量的非平衡態，所有參量隨時間呈現周期性變化。模擬這種能量驅動的耗散自組裝（dissipative self-assembly）是真正構造仿生組裝體的基礎。但是，目前相關研究非常罕見，其原因主是將能流輸入/輸出有序整合到分子組裝體內部非常困難。
近期，閆強教授課題組在這類非常規的耗散自組裝領域取得初步進展，開發出一類特殊的非平衡態納米組裝體，通過引入外界三磷酸腺苷（ATP）能流，組裝體能夠隨時間變化周期性自動運行，在低曲率形態和高曲率形態之間往復變化，做類似心臟的自脈動行為（self-pulsation）。而且，調節ATP能流的強度可以精確控制這種脈動行為的周期、頻率、振幅和壽命。
這種組裝體由一類帶有ATP仿生受體單元的聚合物組成，ATP分子的引入可以被組裝體上的受體捕捉從而引發組裝體變形，而組裝體內固定的酶分子可分解ATP引發競爭性逆反應。這二者協同作用導致組裝體始終在兩個非平衡態下周而復始的運行，從而引起周期性的脈動。利用這個特點，可以將其應用在長周期循環的藥物緩釋或者選擇性膜分離材料中。
相關論文Periodically Self-Pulsating Microcapsules as Programmed Micro-separator via ATP-Regulated Energy Dissipation發表于綜合類科學期刊Advanced Science, 2018, 5, 1700591與Pulsating Polymer Micelles via ATP-Fueled Dissipative Self-Assembly 發表于ACS Macro Lett. 2017, 6, 1151，并被選為ACS Editors’ Choice。復旦高分子系博士生郝翔為兩篇論文的第一作者，閆強為通訊作者。上述研究得到了國家自然科學基金委的資助。
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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201700591/full
