基于多肽小分子和蚕丝蛋白协同共自组装构建可注射应用水凝胶的研究

发布时间：2020-10-09 01:44

　　 蚕丝蛋白(SF)是一种广泛来源于家蚕蚕丝当中的天然高分子蛋白质,由于其具有缓慢的生物降解性、良好的生物相容性以及低的免疫原性,使其在生物医用材料领域受到越来越多的关注。目前以蚕丝蛋白为基础的水凝胶作为生物医用材料已经被深入研究,但弱凝胶性能和低机械强度是阻碍其广泛适用性的主要限制因素。目前已有大量研究者对蚕丝蛋白凝胶化特性进行了深入的研究,包括物理方法如涡流、超声、震荡、通直流电源等方式来加速蚕丝蛋白凝胶化;化学方法如引入高分子聚合物、有机溶剂、离子液体、表面活性剂等诱导蚕丝蛋白凝胶化。但是这些诱导方式具有很大的局限性,不利于其在生物医学领域的应用。我们在本论文中提出了一种全新的快速诱导蚕丝蛋白凝胶化的温和方法,制备得到的水凝胶具有良好的生物相容性,在组织工程领域具有潜在的应用前景。本研究论文的主要内容和结论如下:1.在本论文的第一部分中,我们基于多肽小分子自组装技术协同诱导蚕丝蛋白快速凝胶化,并构建了新型的蚕丝蛋白可注射水凝胶。通过将一定浓度的SF溶液和Nap FF溶液简单地混合,在生理p H下短时间内可以获得稳定的蚕丝蛋白水凝胶,在凝胶化过程中,Nap FF不仅可以作为超分子自组装的胶凝剂,还可以通过亲疏水和氢键等非共价键相互作用,诱导蚕丝蛋白分子从无规线团结构向β折叠构象转变,加速蚕丝蛋白溶液凝胶化进程。2.在本论文的第二部分中,为了改善和提高蚕丝蛋白水凝胶的生物功能性,我们合成了一种新型的多肽凝胶因子(Nap FFRGD),该凝胶因子在诱导蚕丝蛋白凝胶化的同时,还可以向蚕丝蛋白凝胶体系中引入RGD官能团,提高蚕丝蛋白凝胶的生物相容性和细胞黏附特性。将该体系凝胶用于HUVEC、NIH 3T3和人软骨细胞的二维培养以及m BMSCs三维培养,这几种细胞在其表面或内部均能够很好地黏附伸展并快速增殖。此外,包裹了血管内皮生长因子(VEGF)的水凝胶可以成功地诱导HUVEC细胞成管化和小鼠局部组织血管化。
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O648.17
【部分图文】：

肽小分子和蚕丝蛋白协同共自组装构建可注射应用水凝胶的研究 第一第一章 绪论丝蛋白材料研究进展蚕丝蛋白 (Silk Fibroin, SF) 是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，约占量的 70%～80%。它是由 18 种氨基酸 (如：甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸) 按的重复序列连接而成天然多肽高分子[1]。其中甘氨酸：丙氨酸：丝氨酸=4:3:量约为 36 万，其含量约占蚕丝蛋白分子组成的 80%。这些氨基酸分子按的重复序列 (如：GAGAGS, GAGAGY, GAGAGA or GAGYGA 等) 由初通过分子间氢键、链的缠绕、静电相互作用等构成二级结构，并进一步构蚕丝蛋白分子[2](图 1-1）。

图 1-2 蚕丝脱胶及蚕丝蛋白溶液的制备[3]。近年来，由于蚕丝蛋白分子具有良好的生物相容性、低免疫原性、可加工性解性、易于制备和原料充足等优点，已被广泛用于制备性能优良的多种生4]。例如，美国塔夫茨大学的 David L.Kaplan教授[5]、日本东京农业大学ura 教授[6]、英国牛津大学的Vollrath教授[7]、国内复旦大学的邵正中教授[8]科学院上海微系统所陶虎教授[9]、浙江大学的朱良均教授[10]、浙江理工大菊明教授[11]和苏州大学的李明忠[12]、左保齐[13]、张克勤[14]、吕强[15]等教领的研究团队基于组织工程基本原理，通过材料加工工艺，制备多种形态蛋白支架 (包括三维多孔支架、纳米纤维、二维膜、水凝胶等) 和蚕丝蛋载体 (微球、纳米颗粒等) ，用于硬骨、韧带、皮肤、心血管、软骨、角膜等器官组织的修复以及抗癌治疗。同时，蚕丝蛋白溶液经不同形式处理可不同类型的材料，例如静电纺丝[16]、引入致孔剂或冷冻干燥方法制备多

图 1-3 蚕丝蛋白溶液经不同形式处理得到不同类型材料[4-16-20]。浙江大学的朱良均教授[10]对蚕丝蛋白进行生物矿化并构建了紫外响应双水凝胶，将包裹了小鼠骨髓间充质干细胞后的水凝胶植入到小鼠颅盖骨缺实验结果表明该水凝胶有利于骨缺损的再生修复 (图 1-4)。

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 许小丁;陈昌盛;陈荆晓;张先正;卓仁禧;;多肽分子自组装[J];中国科学:化学;2011年02期

本文编号：2833050