王則君、張新星教授團隊聯合斯坦福大學，揭示非生物凝聚體界面電場促進的氧化還原反應

　　液-液相分離（LLPS）形成的生物分子凝聚體的表面產生可以驅動氧化還原反應的界面電場（IEFs）。這一電化學行為是生物系統所獨有的嗎？近日，東北大學王則君教授、南開大學張新星教授和斯坦福大學Richard N. Zare教授利用聚電解質-反離子相互作用誘導相分離，成功制備出具有IEFs的非生物凝聚體。

　　疏水性驅動的內在無序蛋白（IDPs）相變與帶相反電荷的大分子（核酸、蛋白質）靜電結合均可引發凝聚作用產生凝聚體液滴。在此過程中，水和離子重新分布于形成高濃度大分子富集的致密相，周圍則是低濃度大分子貧乏的稀相，二者之間形成明顯的液-液界面。該界面上生物分子與離子的群體不對稱性，形成了跨相電勢差，由于相間距離很小，從而產生強大的界面電場（IEF）足以觸發氧化還原反應。這一發現不僅啟發了相關研究，更引人深思：既然液-液相變（LLPS）現象不僅存在于生物系統，那么通過IEF調控的氧化還原反應是否普遍存在于其他液-液相變體系中？例如非生物體系中的凝聚體表面。

　　東北大學王則君教授與南開大學張新星教授聯合斯坦福大學Richard N. Zare教授利用聚（丙烯胺鹽酸鹽）與腺苷-5'-三磷酸二鈉鹽（PAH-ATP）聚陽離子電解質-陰離子對構建凝聚體模型。通過電壓敏感熒光探針檢測發現，PAH-ATP凝聚體微液表界面存在顯著界面電場（IEF），該IEF能有效將氫氧根離子（OH?）撕裂為電子（e?）和羥基自由基（?OH）。實驗觀察到氧化還原產物（e?, ?OH及其重組產生的H2O2）的熒光信號在凝聚體微液滴界面處被特異性激活，表明IEF直接調控了凝聚相表面的氧化還原化學反應活性。

Di-4-ANEPPS檢測非生物凝聚體IEF。圖片來源：J. Am. Chem. Soc.

　　在非生物凝聚體表面觀察到電壓敏感探針的熒光信號，證實了IEF的存在。與油水和氣水界面類似，凝聚體IEF觸發的電化學活性界面也會生成?OH自由基和電子，成為表面局域氧化還原反應的驅動力。然而，在凝聚體系統中濃相與稀相之間的離子梯度可被調控，這直接影響界面電場強度及凝聚體驅動氧化還原反應的能力。

　　這一成果體現了凝聚體微液滴界面電場的普遍存在性。研究論文發表在Journal of the American Chemical Society 上，文章的第一作者是東北大學博士生張飛。