發(fā)布日期：2017-07-12

以仿生特性而著稱的水凝膠（hydrogels）是諸如藥物遞送、干細(xì)胞治療等生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的主要材料。傳統(tǒng)的水凝膠由合成聚合物或天然生物分子組成，往往用作分子或細(xì)胞的被動支架，這些材料不能完全覆蓋參與生物學(xué)過程的動態(tài)信號，如細(xì)胞/組織發(fā)育。 光響應(yīng)水凝膠（photo-responsive hydrogels）同時具備控制分子或細(xì)胞行為、高時空精度和小侵襲性等特點。科學(xué)家們想運用光響應(yīng)水凝膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)水凝膠的主要挑戰(zhàn)是如何在保持功能的同時，有效地將這些復(fù)雜的球狀蛋白質(zhì)組裝成超分子結(jié)構(gòu)。 最近，香港科技大學(xué)的科學(xué)家們在溫和條件下通過共價拼接感光體末端腺苷鈷胺結(jié)合域（photoreceptor C-terminal adenosylcobalamin binding domain，CarHC）蛋白，創(chuàng)建了一種B12依賴光感水凝膠（B12-dependent light-sensing hydrogel）。這項將刺激-反應(yīng)蛋白直接組裝成水凝膠的方法，為設(shè)計“智能”生物材料提供了一個通用解決方案，為未來生物材料開發(fā)開辟了巨大機(jī)遇。 該研究結(jié)果發(fā)表在近期（6月6）的《PNAS》雜志。 “通過基因編碼SpyTag-SpyCatcher化學(xué)，我們共價組裝了CarHC光感受器蛋白質(zhì)，創(chuàng)造了一個以完全重組蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的光感水凝膠，”文章作者、香港科技大學(xué)化學(xué)與生物分子工程系助理教授Fei Sun說。“現(xiàn)已證明，AdoB12-依賴CarHC四聚體是黑暗條件下形成有彈性的水凝膠的必要條件，當(dāng)光誘導(dǎo)CarHC解體時，它可以迅速執(zhí)行膠-溶膠過渡作用。” “由此產(chǎn)生的水凝膠組分在光暴露中表現(xiàn)出快速的膠-溶膠轉(zhuǎn)變，使3D培養(yǎng)中的3T3成纖維細(xì)胞和人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）溫和地釋放/復(fù)原，同時保持細(xì)胞活力，”Sun說。“創(chuàng)造刺激-響應(yīng)‘智能’型水凝膠的需求越來越強(qiáng)烈，我們這種直接用刺激-響應(yīng)蛋白質(zhì)自組裝成水凝膠的策略可作為設(shè)計動態(tài)可調(diào)生物材料的一個通用策略代表。”

來源：生物通