最近，美国华盛顿大学的戴维·贝克教授课题组取得了一项重大突破，他们首次成功设计了具有酸碱响应性的蛋白质纤维，并通过高分辨率结构验证了这一设计。这项研究的关键在于通过精确的结构设计，实现了对酸碱度变化的精确响应和控制，从而实现了纤维的组装和解聚。这种设计方法只需在计算设计中选择单体核心结构位点，并引入酸碱响应的氨基酸，具有普适性，可以广泛应用于更多的酸碱响应性材料的设计。
自然界中存在许多环境响应性的纳米材料，如蜘蛛蛋白丝、CTP合成酶和细菌内的R体蛋白等，这些材料启发了科学家设计酸碱度响应性的蛋白材料。虽然以前的酸碱响应纳米材料已经有所研究，但从头设计具有精确结构和可调酸碱阈值的酸碱响应性纤维仍然是一个未解之谜。
通过计算机设计和实验验证，研究人员成功设计了酸碱适应性的单体螺旋构象，并将设计的蛋白质序列逆转录成DNA序列，实现了蛋白质的表达和纯化。通过多种方式对设计的纤维进行酸碱响应性表征，研究人员发现不同酸碱度下纤维的长度和结构会发生变化。经过多次迭代升级，他们最终确认了设计的纤维结构符合最初的计算设计。
这项研究的成功意味着科学家们可以进一步研究纤维在酸碱度响应下的材料性质，探索纤维在药物包裹和释放方面的应用，并继续探索更多酸碱响应性材料的潜在应用。这一突破性研究为未来生物材料的设计和开发提供了新的思路和可能性。