Braiding, branching and chiral amplification of nanofibres in supramolecular gels

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作者
Christopher D. Jones,Henry Simmons,Kate E. Horner,Kaiqiang Liu,Richard L. Thompson,Jonathan W. Steed
出处
期刊:Nature Chemistry [Nature Portfolio]
卷期号:11 (4): 375-381 被引量:95
标识
DOI:10.1038/s41557-019-0222-0
摘要

Helical nanofibres play key roles in many biological processes. Entanglements between helices can aid gelation by producing thick, interconnected fibres, but the details of this process are poorly understood. Here, we describe the assembly of an achiral oligo(urea) peptidomimetic compound into supramolecular helices. Aggregation of adjacent helices leads to the formation of fibrils, which further intertwine to produce high-fidelity braids with periodic crossing patterns. A braid theory analysis suggests that braiding is governed by rigid topological constraints, and that branching occurs due to crossing defects in the developing braids. Mixed-chirality helices assemble into relatively complex, odd-stranded braids, but can also form helical bundles by undergoing inversions of chirality. The oligo(urea) assemblies are also highly sensitive to chiral amplification, proposed to occur through a majority-rules mechanism, whereby trace chiral materials can promote the formation of gels containing only homochiral helices. Helical structures play important roles in biological processes, yet their aggregation into fibres—which can in turn form gels—is poorly understood. Now, the self-assembly of a linear pentakis (urea) peptidomimetic compound into helices that further intertwine into well-defined braided structures has been described and analysed through braid theory. Homochiral gels may be formed by exposing the precursor sol to a chiral material.

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