生物凝胶体材料性质源于纳米尺度动力学

生物凝胶体通过生物聚合物的相分离形成，具有在细胞内发挥重要功能，这些功能本质上与其物理性质密切相关。值得注意的是，这类凝胶体的粘弹性性质可相差数个数量级，但其如何根植于分子水平的纳米动力学尚不明了。本文研究了一系列由复杂共沉淀形成的凝胶体，涉及约两个数量级的分子动力学、扩散率和粘度差异。我们发现，纳米尺度链动力学（纳米至微秒尺度）可通过聚合物物理学中的解析关系准确地关联到平移扩散和亚网格凝胶体粘度。原子分辨模拟揭示，摩擦——这些关系的关键量——的差异源于残基间接触寿命的差异，导致凝胶体间的动力学差异显著。我们观察到的残基间快速交换接触可能是防止高密度聚电解质细胞核等细胞内囊胞发生动态停滞的通用机制。