类似于电子晶体管通过阈值电压传递电信号，质子晶体管纳米粒子材料可以在一个窄的pH值范围内发生明显的结构转变。由于在生物医学领域有着重要的应用潜力，人们一直致力于设计和合成这类材料。当前关于类似于质子晶体管结构转变的研究主要限制在合成高分子聚合物在纳米尺度上组装或解组装。一方面，虽然合成聚合物可以有效地组装成纳米颗粒、薄片和圆柱胶束结构，但是由于其胶束结构表面溶剂化效应使得聚合物胶束在溶剂中具有良好的热力学稳定性。这种特性限制了胶束组装行为扩展到介观尺度甚至宏观尺度。另一方面，虽然生物高分子材料系统展现出从纳米尺度到中尺度甚至宏观尺度的典型分级组装行为，但是有效获取具有高度组装活性的纳米尺度生物高分子组装单元（如寡聚体和纳米晶体）相对有限。作为中间体，这些组装单元通常是不稳定的，并且具有强烈的聚集或生长成更大更有序结构（如纤维或晶体）的倾向。由此所获得的生物材料（如淀粉样纤维、丝蛋白纤维和胶原纤维）通常是一类典型的结构力学材料，而不是理想的响应性材料。尽管现阶段研究对于这些生物纤维材料的结构转变与环境刺激（如湿度、力和温度）之间的基本构效关系有了显著进展，但类似于质子晶体管的组装材料从未在基于蛋白质或多肽材料体系中获得。因此，当前研究中的类似于晶体管的结构转变主要集中在合成高分子在纳米尺度上组装或解组装，这在很大程度上限制了类似于晶体管的响应性材料的应用。因此，开发出具在介观尺度甚至宏观尺度发生相变聚集的蛋白质基质子晶体管材料仍然是一个重大挑战。

示意图1. a) 电子晶体管P/N结示意图；b)蛋白质构象质子晶体管示意图

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202310879