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100多年前，吉布斯等人提出“-成核理论”，结晶过程是一些分子或原子偶然-在一起，碰巧以结晶形式排列，然后其他分子原子逐个附着，形成的结晶相，该结论得到了学术界广泛-。
然而，-成核理论也有诸多缺点，它表明蛋白质晶体的成核并不是沿着-路线而是更复杂的路线进行的，即两步法成核理论。步是形成足够尺寸的溶质分子团簇，第二步是团簇重新排列形成有序结构。目前的实验和理论研究，证明了两步法成核理论不仅可以应用到生物大分子如蛋白质上还用到了有机小分子上，表明这一机理或许会成为大部分溶液析晶过程的基础。在液滴内从无序到有序结构团簇的形成，也就是第二步，决定晶体成核速率，由于这一步中分子复杂性增加，成核的时间变长，因为高度的构象灵活性，更复杂的分子形成佳晶格结构会更困难。传统的成核剂材料，如矿物晶体、石墨烯、多孔材料如多孔硅等都曾作为成核剂用于蛋白质结晶实验中，这些成核剂的设计主要依赖于-的成核理论，无法适用于构象灵活性强的绝大多数蛋白质分子。针对这一难题，材料界面中心和武汉-院团队经过不断的设计和实验验证，终将成核剂材料设计为具有超构表面的材料。
蛋白质分子的结构层次蛋白中的多肽链往往不是一个如图4图4所示完全伸展的链。l.c.鲍林和r.b.科里曾由-酸、小肽和有关化合物晶体结构的测定中归纳了肽键的键长、键角等。链中肽键n-c的键长为1.32埃，具有40%的双键成分，与周围四个键是共面的，且n-h和c=o具有反式构型。肽键因具双键成分而无旋转的自由，但它周围的每个cα原子与相邻两个肽键中的氮和碳原子所形成的cα-n和cα-c单键都具有较大的回旋余地，从而一个多肽键可能存在于不计其数的构象或立体结构中，其中有些构象使未成键原子间形成较多较强的氢键并产生其他能使整个分子趋于稳定的相互作用。
因而形核剂的使用对于难结晶蛋白或者起始浓度过低的蛋白质结晶具有重要意义.随着结构生物学的发展,形核剂在蛋白质结晶中的研究仍是结晶方法学领域的-问题.多孔微球对蛋白质分子的吸附作用有利于无序蛋白质分子团簇的形成,进而促进蛋白质形核.添加多孔微球不但可以增加结晶条件筛选数。
综述了杂质对蛋白质晶体生长影响研究领域的进展情况, 对可能的杂质来源以及杂质对结晶过程的影响进行了介绍,重点介绍了和结晶蛋白质分子结构相似的杂质分子的影响, 包括晶体成核、生长形态、表面形貌、生长动力学、等,以及杂质在晶体中的重新分配。
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