探索活性力量：《Nature Materials》揭示液-液相分离新维度
液-液相分离（LLPS），这个看似平凡的现象，实则隐藏着物理学、材料科学和生物学等领域的奥秘。它在自然界的平衡状态下，通过温度和压力调控共存相的浓度，而机械能的介入则可能重塑其性能。例如，剪切操作能调节浓度并延缓临界点的显现。更令人惊奇的是，即使没有外在的宏观边界驱动，微观成分内部的持续运动也能使系统脱离平衡，展现非平衡动力学和独特的相变模式。活跃粒子，如Janus泳动器和运动细菌，就以其活性驱动相分离，这无疑为调控相行为提供了新的可能性。
加州大学圣芭芭拉分校的研究团队，由Alexandra M. Tayar和Zvonimir Dogic等学者领头，突破性地利用活性来掌控被动DNA纳米柱组成的系统中的LLPS。他们将这一系统与微管（MT）活性流体相结合，发现活性能够显著降低临界点温度，缩小液-液共存相的浓度差距。这种抑制机制依赖于MT网络与被动DNA凝聚物之间建立直接的机械联系，这一成果以“Controlling liquid–liquid phase behaviour with an active fluid”为题，发表在顶级期刊《Nature Materials》上，成就非凡。
实验揭示活性的神奇力量
他们的研究设计巧妙，将系统分为四部分：DNA纳米星，具有吸引力的臂尖；微管MT，通过GMPCPP稳定；驱动蛋白Kinesin-DNA，扮演着双重角色；以及PEG作为损耗剂，增强MT间的相互作用。温度变化下，DNA纳米星形成液滴与气相共存。活性的存在使液滴形状发生显著变化，通过对比去除驱动蛋白-DNA后，液滴与MT网络耦合的缺失，证明了MT驱动的动态效应（图1. 活性控制下的DNA纳米星和MT基LLPS）。
实验进一步展示了MT网络与DNA液滴之间动态耦合的重要性，以及如何通过活性驱动的MT束重塑液滴形态（图2、3）。通过可视化MT网络结构和液滴形态，他们揭示了内部流动如何影响相变过程（图4、5）。
未来展望与深度洞察
这项研究不仅重塑了我们对平衡LLPS的理解，还提出了新的思考：内部流动与外部施加的流动如何相互作用，以及这如何在材料科学和细胞生物学中产生深远影响。活性LLPS的发现为软活性材料的组装提供了一个全新的平台，为自适应反馈材料的创建开启了大门。细胞骨架中的相分离，以往常被假设为局部平衡，但这个研究揭示了细胞骨架网络与无膜细胞器动态间的力学关联，挑战了既有认识（图6. 活性LLPS的理论模型）。
《Nature Materials》的这一研究无疑为液-液相分离领域的探索增添了新色彩，预示着活性在材料科学和生物学中可能发挥的未知潜力。让我们期待未来这一领域的更多突破和创新。