软物质的组装涉及到精细的原子尺度相互作用，组装过程蕴含着复杂的软物质结构转变，但其物理力学机制尚不明确。近年来，软物质异常组装的现象被不断发现，给传统的材料聚集组装理论和模型带来了新的挑战。
针对此问题，研究团队考虑了软物质在溶液中液液相分离（liquid-liquid phase separation）行为与异常组装的内在关联。基于经典的Flory-Huggins理论，当软物质浓度大于某一临界值时将发生液液相分离，形成高密度相和低密度相共存的状态。高密度相内软物质的浓度得到提高，同时软物质之间的紧密接触使得内部形成寡聚体的势垒降低。在低于特征浓度下，软物质组装遵循经典的成核-生长途径。相比之下，高于特征浓度下软物质首先通过液液相分离形成液滴状凝聚物，随后在凝聚物内成核和生长，从而促进纤维结构的形成。此外，通过类比气-液相变系统中的气相、液相和固相，可以得到软物质单体、凝聚物和纤维状态的相图，并且在软物质组装过程中，可以观察到稳定的β-barrel结构。通过实验和力学模拟还发现，软物质寡聚物可以诱导细胞间连接的断裂破坏，并进一步扩展成裂缝，引起渗漏现象。研究成果为人体内生物软物质的异常组装与多种疾病之间的关联提供新的思路。
图1. 软物质组装的物理力学机制
（a）软物质的液液相分离；（b）单体、凝聚物和纤维结构的相图；（c）软物质聚集过程的自由能形貌
该研究以“Emerging biophysical origins and pathogenic implications of amyloid oligomers”为题发表于《Nature Communications》期刊。我校力学与工程科学学院汤华远老师为第一作者，河海大学为第一署名单位。合作者包括美国克莱姆森大学Feng Ding教授，澳大利亚莫纳什大学Pu Chun Ke教授和Nicholas Andrikopoulos博士，宁波大学孙运祥教授，复旦大学附属中山医院李玉环教授等。该研究得到了国家自然科学基金项目（12402237）、江苏省自然科学基金（BK20241505）等支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58335-y