促细胞黏附生长的自组装肽水凝胶

随着细胞与组织工程的迅猛发展,能够促进细胞黏附、生长和分化的生物材料基质支架的研究日益重要。具有生物相容性且含水量超过99％的自组装肽水凝胶因其很好地符合理想的生物材料基质支架标准而备受重视。这类自我互补的两亲寡肽含50％的带电残基,并且以交替的离子亲水性和不带电的氨基酸残基周期性重复为特征;在其寡肽的氨基末端可用直接固相合成法修饰几个短序列生物活性模体进行功能化,用以促进不同细胞的黏附生长和靶向定位。现对自组装肽水凝胶的结构特征、自组装机制、对细胞黏附生长的影响以及未来自组装肽生物材料设计的目标进行综述．     

酶启动和调控自组装超分子水凝胶

超分子间的弱相互作用使自组装超分子水凝胶的结构比较容易改变。用酶启动和调控超分子水凝胶的自组装不仅能在原位上对超分子水凝胶结构进行调整和控制,而且具有很好的生物选择性,有望制造出生物医学上所需要的材料,并能够控制生物体系中一些重要的生物过程。本文对酶启动和调控自组装超分子水凝胶的两类过程进行了总结,并以磷酸酯酶、β-内酰胺酶、嗜热菌蛋白酶、脂肪酶、基质金属蛋白酶和磷酸酯酶/激酶等酶为例,综述了如何设计和使用酶来启动和调控小分子的自组装超分子水凝胶。     

基于自组装交联的水凝胶在皮肤损伤中的应用

自组装水凝胶具有高吸水性、高保水性、良好的生物相容性、生物降解性和三维立体结构等物理优势,同时具备止血、抗菌、抗炎、抗氧化等功能优势。因此自组装水凝胶作为一种新型伤口敷料,在皮肤损伤的创面愈合和调节再生中具有广阔的应用前景。本文通过分析讨论自组装水凝胶的交联机制,阐述自组装水凝胶的功能,明确其作为伤口敷料在皮肤损伤中的优势,总结自组装水凝胶在皮肤损伤应用中的发展趋势,展望自组装水凝胶的未来方向,有助于更全面地了解自组装水凝胶,为自组装水凝胶的多技术联合应用提供新思路。     

负载白藜芦醇自组装多肽水凝胶的抗菌性能研究

[目的]制备一种负载白藜芦醇的自组装多肽水凝胶并探讨其抗菌性能。[方法]通过自组装制备多肽(FmocFFGGRGD)水凝胶和载有白藜芦醇的多肽水凝胶(Pep/RES);通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察水凝胶的形貌和内部结构;通过流变仪检测水凝胶的流变性质;通过高效液相色谱检测Pep/RES的释放速率;通过细胞毒性试验研究该水凝胶的生物相容性;通过抑菌圈实验和活死细菌染色研究Pep/RES对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。[结果]多肽溶液可在30 min内自组装形成稳定的水凝胶,水凝胶内部的三维结构密度随多肽浓度的增加而增加,2.0wt%浓度的多肽水凝胶稳定效果最好。白藜芦醇从Pep/RES水凝胶中缓慢释放7 d释放量达到50%,Pep/RES浸泡液对NIH/3T3细胞表现出良好的生物相容性。Pep/RES水凝胶中负载的白藜芦醇浓度为512μg/m L时,对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径即可达到5.41±0.18 mm,但即使白藜芦醇浓度达到1 024μg/m L,对大肠杆菌的抑菌圈直径仅为4.27±0.22 nm。[结论]Pep/RES结构稳定,安全无毒,能缓释白藜芦醇,并对金黄...     

自组装短肽对角膜碱烧伤的作用

目的研究自组装短肽材料1%RADAl6-I水溶液对大鼠和兔角膜碱烧伤的作用.方法用1 mol/L NaOH溶液造SD大鼠和兔角膜碱烧伤模型,左眼每口滴加短肽水凝胶10μ1(2次/d),右眼为空白对照.在烧伤后的不同时间段(7、10、14d)处死大鼠,第7 d处死兔,取角膜行HE染色,光学显微镜观察结果.结果短肽水凝胶治疗组角膜上皮重生较快,皮下纤维排列较好,空白对照组皮下仍有较大空洞,皮下纤维排列紊乱,说明短肽材料能促进角膜恢复.     

酶响应型肽水凝胶及应用研究进展

酶响应型肽水凝胶可用于缓控释药物的释放,并具有抗菌、抗肿瘤等作用,是目前材料领域新兴的的研究热点之一.本文总结了近年来国内外开发的酶响应型肽水凝胶材料,重点介绍了包括谷氨酰胺转氨酶、激酶、磷酸酶、赖氨酸氧化酶(血浆氨氧化酶)、蛋白酶、酯酶、β内酰胺酶、基质金属蛋白酶等酶响应型肽水凝胶,以及在酶的催化作用下,水凝胶的形成、破坏或动态转换,同时总结了它们的响应机理.此外,介绍了酶响应型肽水凝胶的应用.酶响应型肽水凝胶具有广阔的发展前景,是未来智能响应材料的发展方向之一.     

自组装短肽水凝胶支架三维培养环境对骨髓间充质干细胞生物学特性及心肌方向分化的影响

目的:探究短肽GFS-4自组装形成的水凝胶作为支架材料构建三维微环境对BMSCs生物学特性及向心肌细胞方向诱导分化过程的影响。方法:刚果红染色、红细胞膜裂解实验检测短肽GFS-4自组装效果及对细胞膜是否具有裂解作用;CCK8和AO/EB染色分别检测对BMSCs活性和凋亡的影响;Real-time PCR分析BMSCs诱导分化后MLC-2v、GATA-4基因表达情况。结果:GFS-4自组装后形成致密凝胶,自组装前后对细胞膜无损伤;三维培养环境细胞呈球形生长,细胞活力和凋亡速度均低于二维培养环境。三维培养组在诱导分化过程中的第5天和第7天MLC-2v、GATA-4基因表达均显著高于二维组(P0.05)。结论:短肽GFS-4自组装水凝胶构建的三维微环境延缓了BMSCs的增殖速度和凋亡速度,并促进向心肌方向诱导分化过程中MLC-2v、GATA-4基因的表达。     

功能核酸DNA水凝胶的制备与组装

功能核酸DNA水凝胶是一种以DNA为构建单元通过化学反应或物理缠结自组装而成的新型柔性材料,其构建单元中包含1种或多种能够形成功能核酸的特定序列。功能核酸是通过碱基修饰和DNA分子之间的相互作用力组合的一类特定核酸结构,包括核酸适配体、DNA核酶、G-四联体(G-quadruplex,G4)和i-motif结构等。传统上,高浓度的长DNA链是制备DNA水凝胶的必要条件,而核酸扩增方法的引入为DNA水凝胶的组装方式提供了新的可能。因此,对常用于制备DNA水凝胶的多种功能核酸以及核酸的提取、合成和扩增手段进行了详细的介绍。在此基础上,综述了通过化学或物理交联方式组装功能核酸DNA水凝胶的制备方法。最后,提出了DNA纳米材料的组装所面临的挑战和潜在的发展方向,以期为开发高效组装的功能核酸DNA水凝胶提供参考。     

超分子多肽自组装在生物医学中的应用

近年来,自组装多肽纳米技术因其可形成规则有序的结构、具有多样的功能而备受关注.研究发现自组装多肽能在特定的条件下形成具有确定结构的聚集体,这种聚集体具备生物相容性好、稳定性高等优点,表现出不同于单体多肽分子的特性和优势,因此其在药物传递、组织工程、抗菌等领域具有良好的应用前景.文中介绍了 自组装多肽形成的分子机理、类型...     

自组装短肽在脊髓急性创伤早期减少细胞凋亡的研究

目的 为研究在脊髓急性损伤中,自组装短肽溶液对创伤后神经组织的保护作用及创伤后早期神经组织细胞凋亡的时间分布规律.方法 实验使用了手术切断大鼠脊髓胸段T8至T10作为脊髓损伤动物模型,使用末端脱氧核苷酸转移酶介导生物素标记(TUNEL)技术,检测实验后不同时间点的损伤脊髓组织细胞凋亡情况.结果 伤后2 h,损伤区及邻近段开始出现末端标记阳性细胞;伤后8 h,凋亡阳性细胞数达高峰;同时,自组装短肽实验组细胞凋亡较空白对照组少.结论 自组装短肽溶液对急性脊髓创伤组织具有保护作用.     

小鼠前成骨细胞MC3T3-E1在自组装多肽水凝胶支架中的成骨分化

目的研究MC3T3-E1细胞在自组装多肽水凝胶支架上的生长和成骨分化.方法在多肽水凝胶支架RADA16上接种MC3T3-E1细胞,荧光染色观察细胞形态和存活情况;组织化学染色检测MC3T3-E1细胞碱性磷酸酶活性以及细胞外钙质沉积;RT-PCR分析成骨特异性基因的表达.结果 MC3T3-E1细胞在水凝胶支架RADA16上粘附铺展良好,呈纺锤样形态.诱导培养后支架上的细胞有较高水平的碱性磷酸酶表达和矿化基质沉积.此外,骨分化特异性基因骨桥蛋白和骨涎蛋白也有表达,且表达量随培养时间的延长而增多.结论 在自组装水凝胶内MC3T3-E1细胞可向成骨方向分化,并能在凝胶内产生矿化的细胞外基质.     

手性自组装短肽对子宫创伤修复的影响

本研究旨在探索手性自组装短肽在大鼠子宫创伤修复过程中发挥的作用。通过圆二色谱仪分析手性自组装短肽的二级结构;刚果红染色观察短肽自组装过程;红细胞裂解实验检测短肽对细胞膜的裂解作用;通过在模拟子宫创伤大鼠模型上引入手性自组装短肽,利用HE染色及免疫组织手段分析其在子宫创伤修复过程中的影响。结果显示,手性自组装短肽二级结构均为稳定的β折叠;可在盐离子触发下自组装形成致密的膜状结构;短肽自组装前后对细胞膜无裂解作用;可为细胞提供三维培养支架;Hela细胞在短肽形成的水凝胶环境中可持续生长;动物实验结果表明,手性自组装短肽可明显加快子宫修复过程。手性自组装短肽作为新型生物工程材料,可构建细胞三维培养环境并用于子宫创伤修复。     

自组装在多肽药物中的应用

自组装是指分子、纳米级结构材料等基本单元自发地组装成一个稳定而又紧密结构的过程。多肽可在各种非共价驱动力下自组装形成纳米纤维、纳米层状结构、胶束等不同的形貌。因多肽具有氨基酸序列明确、易于合成、便于设计等优势,多肽自组装技术成为了近年来的一个研究热点。有研究表明,对某些多肽类药物进行自组装设计或者使用自组装肽材料作为药物递送的载体,可以解决药物自身存在的半衰期短、水溶性差、生理屏障穿透率低等问题。本文重点介绍了自组装多肽的形成机制、自组装形貌、影响因素、自组装设计方法及其在生物医学领域的主要应用,为多肽的高效利用提供参考。     

DNA水凝胶的制备及应用

脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)不仅可作为生物遗传的物质基础,又以其可编程性、功能多样性、生物相容性和生物可降解性等优点,在生物材料的构建方面表现出巨大的潜力。DNA水凝胶是一种主要由DNA参与形成的三维网状聚合物材料,同时因其保留的DNA生物性能与自身骨架的机械性能的完美融合使得它成为近年来最受关注的新兴功能高分子材料之一。目前,基于各种功能核酸序列或通过结合不同的功能材料制备的单组分或多组分DNA水凝胶,已广泛用于生物医学、分子检测及环境保护的研究或应用领域中。文中主要总结了近十几年来DNA水凝胶制备方法上的研究进展,探讨了DNA水凝胶的分类策略,并进一步综述了DNA水凝胶在药物运输、生物传感、细胞培养等方面的应用研究。最后对DNA水凝胶未来的发展方向以及可能面临的挑战进行了展望。     

自组装短肽用于SD大鼠头顶骨损伤的修复

使用SD大鼠头顶骨损伤模型,通过与骨蜡、空白作对照,研究了自组装短肽RADA16-I水凝胶修复骨缺损的能力.术后28天X-光片揭示在RADA16-I组中有新骨生成填充;而对照组中缺损部位清晰可见.其HE染色和Masson染色结果也表明RADA16-I能有效修复骨损伤.目前的研究表明RADA16-I引导成骨细胞迁移到受损部位,促进其修复.     

融合自组装双亲短肽对重组过氧化氢酶酶学性质的影响

【目的】利用融合自组装双亲短肽策略对源自枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的过氧化氢酶Kat A进行改性,以强化重组过氧化氢酶在工业中的应用适应性。【方法】将自组装双亲短肽S1vw通过连接肽PT-linker融合在Kat A的N端,构建重组质粒p HT254-S1vw-PT-kat A,将其与携带天然酶基因的p HT254-kat A分别转入枯草芽孢杆菌WB800N中进行分泌表达,之后将分离纯化得到的纯酶进行酶学性质研究。【结果】成功构建出工程菌并将胞外粗酶液通过乙醇沉淀、DEAE阴离子交换层析、疏水层析和凝胶过滤层析4步纯化,最终获得电泳纯的重组酶蛋白。酶学性质研究结果显示,融合酶S1vw-PT-Kat A和天然酶Kat A的最适反应温度均为30°C,最适反应p H值均为11.0。然而,融合酶在p H 12.0下孵育30 min的相对酶活为77.3%,是相同处理条件下天然酶相对酶活的14.9倍,在65°C和70°C下孵育30 min的相对酶活分别为19.8%和17.5%,是相同处理条件下天然酶相对酶活的1.8倍和1.7倍。此外,融合酶在4°C储存14 d后相对酶活为8...     

水凝胶负载干细胞外泌体在组织再生领域的应用研究进展

近年来,间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)衍生的外泌体在组织再生领域引发许多关注。MSCs衍生外泌体作为细胞间通讯的信号分子,具有天然靶向性强、免疫原性低等特点,其通过MSCs旁分泌途径被细胞吸收,参与调控发挥促进细胞或组织再生功能。水凝胶作为再生医学领域的支架材料,具有良好的生物相容性、降解性等特点。将二者制成复合物联合使用后不仅可以提高外泌体在病变位置的滞留时间,且可通过原位注射等方法提高外泌体到达病变位置的剂量,在病变区域治疗效果显著且持续性改善。文中总结了现阶段外泌体与水凝胶复合物材料共同作用促进组织修复、再生的研究结果,以期为未来组织再生领域中的相关研究工作提供借鉴。     

MSCs在自组装多肽纳米纤维支架中的三维培养及脂向分化研究

拟采用自组装多肽RADA16水凝胶建市MSCs的三维培养体系,以观察MSCs在RADA16中的黏附、形态及脂向分化情况.将第3代细胞置于RADA16水凝胶中进行三维培养.实验组细胞-材料复合物以脂向诱导液诱导,对照组以DMEM培养液培养,然后进行形态学观察,油红O染色及Western blot检测.荧光染色显示,绝大多数MSCs在RADA16水凝胶中能存活,且在不同的三维平面上生长.经诱导后,细胞内有大量油红O染色阳性的脂滴聚集,Western blot分析结果显示有脂肪细胞特异的蛋白PPARγ表达,且表达量随诱导时间的延长而增加.以上结果表明,RADA16水凝胶支架为MSCs的黏附、生长提供良好的三维环境,经定向诱导后支架内的MSCs可向脂肪组织方向分化.