軟物質(zhì)的組裝涉及到精細(xì)的原子尺度相互作用，組裝過程蘊含著復(fù)雜的軟物質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，但其物理力學(xué)機制尚不明確。近年來，軟物質(zhì)異常組裝的現(xiàn)象被不斷發(fā)現(xiàn)，給傳統(tǒng)的材料聚集組裝理論和模型帶來了新的挑戰(zhàn)。

針對此問題，研究團隊考慮了軟物質(zhì)在溶液中液液相分離（liquid-liquid phase separation）行為與異常組裝的內(nèi)在關(guān)聯(lián)?；诮?jīng)典的Flory-Huggins理論，當(dāng)軟物質(zhì)濃度大于某一臨界值時將發(fā)生液液相分離，形成高密度相和低密度相共存的狀態(tài)。高密度相內(nèi)軟物質(zhì)的濃度得到提高，同時軟物質(zhì)之間的緊密接觸使得內(nèi)部形成寡聚體的勢壘降低。在低于特征濃度下，軟物質(zhì)組裝遵循經(jīng)典的成核-生長途徑。相比之下，高于特征濃度下軟物質(zhì)首先通過液液相分離形成液滴狀凝聚物，隨后在凝聚物內(nèi)成核和生長，從而促進纖維結(jié)構(gòu)的形成。此外，通過類比氣-液相變系統(tǒng)中的氣相、液相和固相，可以得到軟物質(zhì)單體、凝聚物和纖維狀態(tài)的相圖，并且在軟物質(zhì)組裝過程中，可以觀察到穩(wěn)定的β-barrel結(jié)構(gòu)。通過實驗和力學(xué)模擬還發(fā)現(xiàn)，軟物質(zhì)寡聚物可以誘導(dǎo)細(xì)胞間連接的斷裂破壞，并進一步擴展成裂縫，引起滲漏現(xiàn)象。研究成果為人體內(nèi)生物軟物質(zhì)的異常組裝與多種疾病之間的關(guān)聯(lián)提供新的思路。 

圖1. 軟物質(zhì)組裝的物理力學(xué)機制

（a）軟物質(zhì)的液液相分離；（b）單體、凝聚物和纖維結(jié)構(gòu)的相圖；（c）軟物質(zhì)聚集過程的自由能形貌

該研究以“Emerging biophysical origins and pathogenic implications of amyloid oligomers”為題發(fā)表于《Nature Communications》期刊。我校力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院湯華遠老師為第一作者，河海大學(xué)為第一署名單位。合作者包括美國克萊姆森大學(xué)Feng Ding教授，澳大利亞莫納什大學(xué)Pu Chun Ke教授和Nicholas Andrikopoulos博士，寧波大學(xué)孫運祥教授，復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院李玉環(huán)教授等。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目（12402237）、江蘇省自然科學(xué)基金（BK20241505）等支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58335-y