蛋白质是所有组织的关键组成部分,由于其优越的生物相容性和低的免疫原性,在组织工程中得到了广泛的应用。然而,天然蛋白质通常缺乏血管化、骨诱导和神经分化等活性功能,限制了其作为功能性生物材料的进一步应用。此外,由于其结构复杂、易失活、变性等特点,造成其修饰困难。因此,需要寻求一种新方法进行特定的功能修饰,以丰富蛋白质基生物材料的功能,从而使功能性蛋白质基生物材料得到推广、设计和应用。
多肽具有抗菌,伤口愈合,抗肿瘤等作用。然而,目前多肽的改性大多局限于生物材料的表面,对修复组织缺损的3D材料的改性仍存在困难。因此,具有一定活性功能的3D多肽生物材料有望为多肽生物材料的设计开辟新的思路。
近日,上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所的刘志宏、崔文国、邓廉夫等人根据牛血清白蛋白(BSA)类细胞外基质的特性,通过巯基化的BSA、KK多肽和Ag+的协同交联,成功构建了具有血管化和抗菌能力的可注射性多肽蛋白水凝胶,用于促进感染伤口的愈合。其中,S-Ag动态相互作用赋予水凝胶独特的快速降解、可注射、自愈合、抗菌和血管生成能力。该多功能3D多肽蛋白水凝胶在感染伤口愈合等生物医学领域具有广阔的应用前景。相关成果以“Injectable Polypeptide-Protein Hydrogels for Promoting Infected Wound Healing”为题发表在期刊Advanced Functional Materials。
【图文速递】
1. KK-BSA凝胶的制备过程
首先,Traut’s 试剂处理BSA得到BSA-SH。然后BSA-SH与KK-SH和AgNO3混合,通过S-Ag配位交联原位形成多肽蛋白水凝胶(KK-BSA凝胶)。
2. KK-BSA凝胶的表征
BSA凝胶和KK-BSA凝胶都具有均一的孔状结构。BSA与KK多肽混合后具有优异的流动性,加入AgNO3混合后就形成了具有一定强度的凝胶。研究结果表明KK-BSA凝胶具有可注射性和自修复性。
3. KK-BSA凝胶的体外效果
细胞实验表明,KK-BSA凝胶具有良好的生物相容性,并通过S-Ag双键的解离和Ag+的释放起到良好的抗菌作用。此外,KK多肽能提高VEGF的表达水平,促进血管再生。
4. KK-BSA凝胶的体内效果
由于早期大量释放银离子和KK肽,BSA和KK-BSA水凝胶组第7天的愈合率均高于对照组。随着治疗时间的延长,KK-BSA组伤口愈合面积持续增加,第14天伤口愈合率达到95.8±1.2%,表现出优异地促进感染伤口愈合作用和抗菌能力。
全文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202001196