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科学家发明将蛋白淀粉样纤维应用为生物纳米材料的新方法

2018-09-24 01:21作者:网络整理来源:网络整理浏览次数:

科学家发明将蛋白淀粉样纤维应用为生物纳米材料的新方法


图示:由Ure2淀粉样纤维制备的生物酶活性微凝胶

6月1日,纳米科学期刊ACS Nano 在线发表了中国科学院生物物理研究所柯莎(Sarah Perrett)课题组题为Enzymatically Active Microgels from Self-Assembling Protein Nanofibrils for Microflow Chemistry 的研究成果,发展了将蛋白淀粉样纤维应用为生物纳米材料的新方法。

  

淀粉样纤维是蛋白或多肽自发组装形成的一种高度有序的纤维状聚集体,不仅与哺乳动物的神经退行性疾病相关,而且也会参与生物体正常生理功能。多年来,柯莎课题组致力于研究淀粉样纤维的形成以及传播机制。同时,柯莎课题组也开展了淀粉样纤维作为生物材料的应用研究,因为淀粉样纤维作为一种由蛋白自发组装形成的有序聚集体,具有良好的稳定性和形态多样性,体现出良好的生物纳米材料特性。

  

微凝胶作为一种微米尺寸的三维网状胶体颗粒,具有独特而重要的应用价值。在生物医学领域,微凝胶可以被应用为药物的运输和缓释载体,也可以被制备成微型生物反应器,还可以被应用到组织修复中等。然而,目前对于微凝胶的制备,还主要集中于利用化学有机分子形成的高聚物,应用于生物医学领域时,难以克服生物相容性和可生物降解等问题。通常来讲,利用生物体内天然存在的大分子制备凝胶能够更好地模拟生物体条件或不引起强烈的免疫排斥。

  

在之前的研究中,柯莎组已经利用酵母淀粉样性质蛋白Ure2作为纳米骨架分子,实现了活性酶分子在淀粉纤维表面的高效固定化展示。基于此研究,柯莎组结合微流控技术,将融合有活性酶分子的Ure2蛋白制备成均一的微米液滴,通过蛋白在液滴内自发组装形成淀粉样纤维,制备出结构和性质良好的微凝胶,并具有相应生物酶活性。与传统的以化学有机分子为材料制备的微凝胶相比,蛋白微凝胶或具有更好的生物医学应用前景。

  

该研究成果为柯莎课题组与英国剑桥大学化学系TuomasKnowles课题组合作完成,柯莎课题组博士生周晓明和英国剑桥大学Knowles课题组博士后Ulyana Shimanovich为文章共同第一作者,柯莎组副研究员吴思为参与者。柯莎为论文共同通讯作者,中科院生物物理研究所为第一单位。该研究得到了国家自然科学基金委和科技部“973”项目的资助。