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基于多肽結(jié)構(gòu)的聚合物水凝膠
瀏覽量:344 | 2024/6/5 13:34:54


摘 要 多肽由于具有良好的生物相容性和生物可降解性、生物活性以及自組裝特性, 近年來受到了廣泛的關(guān)注。將多肽自組裝特性引入到聚合物中,可賦予聚合物形成凝膠性并對凝膠網(wǎng)絡(luò)分子結(jié)構(gòu)做出一定控制,進(jìn)而使凝膠具有如環(huán)境響應(yīng)、力學(xué)可調(diào)等結(jié)構(gòu)控制性能;將特殊功能性多肽引入到化學(xué)交聯(lián)的聚合物凝膠網(wǎng)絡(luò)中,可賦予水凝膠生物功能性,如細(xì)胞黏附、酶降解、抗菌等;將多肽的凝膠網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、結(jié)構(gòu)控制作用以及功能性同時引入獲得的物理/ 化學(xué)雙重交聯(lián)凝膠不僅賦予水凝膠一定的功能性,且多肽自組裝貢獻(xiàn)的物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)還能對化學(xué)交聯(lián)凝膠網(wǎng)絡(luò)起增強(qiáng)作用。本文綜述了基于多肽自組裝的物理交聯(lián)聚合物水凝膠、多肽功能化的化學(xué)交聯(lián)聚合物水凝膠以及基于多肽的物理/ 化學(xué)雙重交聯(lián)的聚合物水凝膠,并展望了這些水凝膠的發(fā)展前景。


水凝膠是由三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和介質(zhì)水共同組成的多元體系,其交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中含有大量的親水性基團(tuán),當(dāng)水分子擴(kuò)散到凝膠網(wǎng)絡(luò)中時,水凝膠吸水后體積可膨脹至原來數(shù)倍。在過去幾十年里,水凝膠由于具有含水量高、結(jié)構(gòu)與細(xì)胞外基質(zhì)相似以及生物相容性良好等特點(diǎn),其在藥物釋放[1]、組織工程[2]、細(xì)胞培養(yǎng)[3]以及生物黏合[4,5] 等醫(yī)用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。


自然界存在的天然氨基酸僅有 20 種,一些非天然氨基酸也可實驗合成得到,它們具有不同的物化性質(zhì):極性、酸堿性以及是否含芳香基團(tuán)。有限種類的氨基酸通過肽鍵按一定序列排列可得到大量具有不同理化性質(zhì)的多肽[6]。由于多肽鏈段上含有大量肽鍵以及不同結(jié)構(gòu)的氨基酸殘基,使其可利用彼此間的氫鍵等非共價鍵作用來實現(xiàn)分子的有效自組裝,比如卷曲螺旋結(jié)構(gòu)、β⁃折疊結(jié)構(gòu)、三股螺旋結(jié)構(gòu)以及更高級結(jié)構(gòu)。將多肽自組裝特性引入到聚合物中,使得在納米水平上有序控制其分子結(jié)構(gòu)成為可能[7,8],同時也賦予聚合物凝膠以優(yōu)良特性,比如外界刺激響應(yīng)性、力學(xué)可調(diào)性。多肽還有其他特殊功能性:細(xì)胞黏附性、生物可降解性、抗菌性等,比如含精氨酸⁃甘氨酸⁃天冬氨酸(Arg⁃Gly⁃Asp,RGD) 序列的多肽能改善水凝膠的細(xì)胞黏附性[9]。本文根據(jù)多肽在凝膠體系中的不同作用針對近期基于多肽結(jié)構(gòu)的各類水凝膠進(jìn)行了綜述,并對研究過程中出現(xiàn)的問題作了簡要分析。


2 物理交聯(lián)水凝膠


水凝膠基于交聯(lián)鍵性質(zhì)不同,分為化學(xué)或物理凝膠。化學(xué)水凝膠是一種永久性凝膠, 即凝膠過程不可逆,而物理凝膠可通過非共價鍵相互作用等物理方法交聯(lián)得到,其凝膠過程具有可逆性。多肽可利用靜電作用、疏水作用、π⁃π 堆積以及氫鍵作用等自組裝成不同的二級或高級結(jié)構(gòu),比如卷曲螺旋(coiled coil)、 β⁃折疊 ( β⁃sheet)、 三 股 螺 旋 ( triplehelix),且組裝過程具有可逆性[8]。將這些可物理組裝的結(jié)構(gòu)引入到聚合物體系中,就會使聚合物形成物理凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),且多肽組裝的本質(zhì)特性還會同時賦予水凝膠以環(huán)境響應(yīng)、力學(xué)調(diào)控等多種結(jié)構(gòu)控制性能。


2.1 基于卷曲螺旋

不管在自然界還是在實驗室中,卷曲螺旋的超二級結(jié)構(gòu)形成都是通過兩個或多個 α⁃螺旋多肽分子在水溶液以特定方式捆綁來完成的,這種捆綁特性主要 來 自 α⁃螺 旋 多 肽 分 子 的 七 肽 重 復(fù) 序 列(abcdefg)n 結(jié)構(gòu),其多肽分子重復(fù)序列中的 a、d、e、g 位置的氨基酸殘基之間的相互作用是構(gòu)建卷曲螺旋的內(nèi)在作用力,其中位置 a 和 d 主要由疏水的氨基酸殘基所占據(jù),分子間主要為疏水性作用力,而卷曲螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部的疏水性強(qiáng)弱主要由 e 和 g 位置的氨基酸殘基之間的靜電作用來調(diào)節(jié),對 α⁃螺旋的穩(wěn)定性具有重要的作用。


早在 1998 年,Petka 等[10] 就利用 DNA 重組技術(shù)設(shè)計了一種三嵌段共聚物:共聚物端頭為亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu),中間為水溶性、分子鏈無規(guī)卷曲的聚電解質(zhì)。其中亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域可形成卷曲螺旋聚集域而促使聚合物三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成,得到了具有外界響應(yīng)性的水凝膠。利用該設(shè)計方法,Xu 等[11] 也設(shè)計了一系列的三嵌段共聚物,只替換了端頭的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu),中間鏈段仍為親水的聚電解質(zhì)區(qū)域,得到的水凝膠同樣能夠響應(yīng)外界環(huán)境的刺激,且兩端頭卷曲螺旋域的氨基酸序列對水凝膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有著重要影響。還有研究者通過控制此類分子的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來達(dá)到調(diào)節(jié)該水凝膠侵蝕率的目的,主要在于壓制了環(huán)狀分子形成[12]。以上的體系都不含人工合成聚合物,為了將 α⁃螺旋多肽和聚合物兩者優(yōu)良性能結(jié)合在一起,有研究者將卷曲結(jié)構(gòu)引入到聚乙二醇(PEG)分子中,發(fā)現(xiàn)卷曲螺旋的自組裝能力依然存在,且通過控制氨基酸的序列可控制此類共聚物的結(jié)構(gòu)和性能[13 ~ 15]。以上的卷曲螺旋主要來自非人類細(xì)胞內(nèi)的多肽,為了減少此類材料用于體內(nèi)時所引起的免疫原性,Jing 等[16] 對來源于人纖維蛋白螺旋區(qū)的多肽序列中特定位置氨基酸殘基作了替換,并將其接枝到了 PEG 分子的兩端,得到的三嵌段共聚物在多肽形成二聚體或四聚體作用下得到了黏彈性的物理凝膠。


除了嵌段共聚物,基于卷曲螺旋自組裝的接枝共聚同樣也可得到性能不同的物理水凝膠。其中Kopecˇ ek 課題組做了比較系統(tǒng)的研究:將可形成卷曲螺旋的多肽接枝到基于 N⁃(2⁃羥丙基)甲基丙烯酰胺(HPMA)共聚物的主鏈上,發(fā)現(xiàn)多肽長度和數(shù)量對共聚物成膠有重要影響[17],進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)影響共聚物自組裝動力學(xué)的主要因素是濃度和溫度[18]。早在十幾年前,該課題組就報道了通過金屬絡(luò)合作用將可形成卷曲螺旋的蛋白質(zhì)基序接枝到基于 HPMA 共聚物主鏈上,得到了凝膠瓦解溫度和卷曲螺旋的解鏈溫度一致的水凝膠,且凝膠溫敏性還可通過特制基因工程蛋白和多肽的存在來控制[19]。在這種體系中的物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的,其中同源二聚體是一種無效交聯(lián)結(jié)構(gòu),使得體系的交聯(lián)密度受到很大影響。為了解決這一問題,該課題組又通過邁克爾加成反應(yīng)將帶有相反電荷的合成多肽(CCE 和 CCK)分別嫁接到了基于聚 N⁃(2⁃羥丙基)甲基丙烯酰胺(PHPMA)的共聚物的側(cè)鏈上得到了CCE⁃P 和 CCK⁃P(P 為 HPMA 的主鏈)。在中性 pH條件下,將等摩爾 CCK⁃P 和 CCE⁃P 混合,由于帶相反電荷的 CCE 和 CCK 間的靜電吸引形成的反平行異質(zhì)二聚體起到了物理交聯(lián)作用,而 CCK 或 CCE間由于靜電的排斥而不能形成同源二聚體,使其在很低濃度下就可有效形成水凝膠,如圖式 1。而單獨(dú) CCK⁃P 或 CCE⁃P 接枝共聚物卻不能形成水凝膠。當(dāng)向這種水凝膠體系中加入一定量的變性劑鹽酸胍時,由于卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域的變性,破壞了物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)使得水凝膠溶解,而當(dāng)把鹽酸胍除去后水凝膠重新形成。這種水凝膠的性質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還可通過改變接枝共聚物主鏈的聚合物和卷曲螺旋多肽的結(jié)構(gòu)及數(shù)量來調(diào)節(jié)[20]。鑒于 α⁃卷曲螺旋的獨(dú)特物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)以及多肽本身的優(yōu)良特性,這類水凝膠可作為藥物載體的理想候選材料[21 ~ 25]。

2. 2 基于 β⁃折疊
不同于棒狀的 α⁃螺旋二級結(jié)構(gòu),β⁃折疊是由多肽鏈通過 NH 和 C=O 之間的氫鍵作用力形成的平行或反平行方式排列的薄片,其內(nèi)部作用力主要是多肽鏈段間上肽鍵間的氫鍵作用。β⁃折疊自組裝是通過分子間以及分子內(nèi)的作用力驅(qū)使的,比如靜電作用和疏水作用,因此其自組裝的過程能夠響應(yīng)外界的變化。
過去許多基于 β⁃折疊自組裝的嵌段共聚物已被廣泛研究。將 β⁃折疊多肽接枝到親水的聚乙二醇(PEG)[26 ~ 31]以及 PHPMA 上[32],發(fā)現(xiàn)多肽仍保留著其固有的自組裝能力,還可自組裝成各種納米以及微米結(jié)構(gòu),但聚合物存在也減弱了多肽對外界刺激的敏感性。在這些研究基礎(chǔ)上, Kopecˇ ek 課題組[33] 通 過 化 學(xué) 修 飾 將 可 形 成 β⁃折 疊 的 多 肽TTRFTWTFTTT(Beta11A) 接枝到了基于 HPMA 共聚物的主鏈上,其中側(cè)鏈的 Beta11A 形成的多級 β⁃折疊結(jié)構(gòu)起到了物理交聯(lián)的作用。得到共聚物體系的成膠時間具有明顯的濃度依賴性:聚合物的濃度為 3 wt% 時,其在數(shù)分鐘內(nèi)即可成膠,而在濃度較低時,常溫下需要數(shù)天才可成膠。除此之外,合成聚合物的屏蔽效應(yīng)使得多肽對溫度和 pH 的變化敏感性降低。該體系只能在酸性的條件下形成纖維結(jié)構(gòu),為了使其在中性條件下就可形成水凝膠,該課題組將互 補(bǔ) 的 多 肽 TTRFTWTFTTT 和 TTEFTWTFETT(Beta11A 和 Beta11B)接枝到了基于 HPMA 共聚物的主鏈上[34],同時為了提高材料的細(xì)胞黏附性,將RGD 也接枝到了共聚物的側(cè)鏈上,從而得到了 poly( HPMA )⁃g⁃Beta11A⁃RGD 和 poly ( HPMA )⁃g⁃Beta11B⁃RGD。將 兩 種 RGD 接 枝 物 按 Beta11A:Beta11B = 1 ∶ 1 的 比 例 混 合, 中 性 條 件 下 互 補(bǔ) 的Beta11A 和 Beta11B 形成的多級反平行的 β⁃折疊結(jié)構(gòu)起到了物理交聯(lián)的作用,如圖式 2。研究發(fā)現(xiàn)聚合物的濃度為 1 wt% ~ 3 wt% 時,其成膠時間在 2 ~24 h 內(nèi)變化,且這種接枝共聚物體系中形成的納米纖維結(jié)構(gòu)在模擬體液中能夠形成類羥磷灰石的晶體[35],雖然這種完全基于物理交聯(lián)的水凝膠力學(xué)性能不好(濃度為3 wt% ,其儲能模量約為400 Pa),但其內(nèi)部各向異性的多孔結(jié)構(gòu),使其在骨再生工程支架應(yīng)用方面有著潛在的價值。

透明質(zhì)酸有著廣泛的應(yīng)用,可以調(diào)節(jié)其流變學(xué)性質(zhì)來滿足各種應(yīng)用,Elder 等[36] 將 LSLSLSLS 多肽接枝在透明質(zhì)酸(HA)的主鏈上,形成的多級 β⁃折疊結(jié)構(gòu)在 HA 分子鏈間起到了物理交聯(lián)作用,和沒有多肽修飾的 HA 相比,β⁃折疊明顯改善了 HA 的低剪切黏度。


也有研究者將 β⁃折疊結(jié)構(gòu)引入到具有溫敏性的聚 N⁃異 丙 基 丙 烯 酰 胺 ( PNIPAAm ) 的 體 系中[37 ~ 39],Miller 課 題 組 最 開 始 將 端 頭 巰 基 化 的FEFEFKFK 八肽作為自由基聚合的 PNIPAAm 的鏈轉(zhuǎn)移劑,將這種八肽接枝到了 PNIPAAm 上,得到了具有雙溫度響應(yīng)性的水凝膠,這為合成多肽和溫敏性聚合物的新型溫敏性大分子開辟了新的途徑。純PNIPAAm 不能形成穩(wěn)定的物理凝膠,為了避免化學(xué)交聯(lián)劑對組織的毒副作用,該課題組通過鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng) 將 不 同 含 量 的 PNIPAAm⁃FEFEFKFK 引 入 到PNIPAAm 中,調(diào)節(jié)兩者比例來改變其體系中的自組裝程度,進(jìn)而控制凝膠網(wǎng)絡(luò)中的物理交聯(lián)密度,從而得到了力學(xué)性能可調(diào)的水凝膠。此外,為了賦予沒有最低臨界溶液溫度的 FEFEFKFK 水凝膠以溫敏性, 該 課 題 組 又 將 PNIPAAm⁃FEFEFKFK 加 入 到FEFEFKFK 的 體 系 中, 研 究 發(fā) 現(xiàn) PNIPAAm 隨 著PNIPAAm⁃FEFEFKFK 和 FEFEFKFK 自組裝被固定在納米纖維結(jié)構(gòu)上,但這并沒有影響 PNIPAAm 的最低臨界溶液溫度,且 PNIPAAm⁃FEFEFKFK 的加入明顯增加了水凝膠的剪切模量。相比于單一溫敏性凝膠,這類力學(xué)性能可調(diào)的溫敏性凝膠有著更廣闊的應(yīng)用前景。


2.3 基于三股螺旋

膠原模擬多肽( collagen mimetic peptide,CMP)通常由 15 ~ 45 個氨基酸殘基構(gòu)成,其中重復(fù)三肽(Gly⁃Xaa⁃Yaa)n 的存在使其具有自發(fā)形成三股螺旋結(jié)構(gòu)的特性,其中 Xaa 通常為脯氨酸( Pro),Yaa 通常為羥脯氨酸(Hyp)。不同于天然的膠原,三股螺旋解鏈行為具有溫度可逆性,且其解鏈溫度可通過多肽的鏈長和氨基酸組成來改變。過去十幾年,隨著固相多肽合成技術(shù)的發(fā)展,在實驗室就可利用成熟的技術(shù)合成具有特定長度和特定序列膠原模擬多肽。一些典型膠原模擬多肽,比如(Gly⁃Pro⁃Hyp)10(POG10 ) 和 ( Gly⁃Pro⁃Pro)10 ( PPG10 ) 也 已 商 業(yè) 化。CMP 的三股螺旋結(jié)構(gòu)還可自組裝成更高級的結(jié)構(gòu),Brodsky 課題組曾經(jīng)報道過膠原模擬多肽 POG10 可組裝成枝狀的細(xì)絲結(jié)構(gòu)[40]。


單獨(dú)的 CMP 很難形成熱穩(wěn)定的三股螺旋結(jié)構(gòu)。為了解決這一問題,各種共價鍵結(jié)被用于穩(wěn)定 CMP三股螺旋結(jié)構(gòu)[41],比如半胱氨酸結(jié)、三官能度有機(jī)物。樹枝狀高分子( dendrimer) 外圍表面含有高密度基團(tuán),使其也可作為穩(wěn)定 CMP 三股螺旋結(jié)構(gòu)的共價鍵結(jié)。Kinberger 等[42,43] 將樹枝狀分子作為穩(wěn)定三股螺旋結(jié)構(gòu)的共價鍵結(jié),研究發(fā)現(xiàn)(Gly⁃Pro⁃Nleu(N⁃isobutylglycine))修飾的樹枝狀分子中形成了類膠原蛋白的三股螺旋結(jié)構(gòu),這為進(jìn)一步利用 CMP 自組裝性來形成樹枝狀水凝膠提供了研究基礎(chǔ);谌陕菪Y(jié)構(gòu)的溫度可逆性以及其自組裝性得到的水凝膠,其中多肽的長度和序列組成對最后大分子的結(jié)構(gòu)有著重要的影響。Kojima 等[44] 將(Gly⁃Pro⁃Pro)5 ( PPG5 ) 接到四代聚酰胺⁃胺型樹枝狀高分子(PAMAM)外圍表面得到了 PPG5⁃den,由于很大數(shù)量的三股螺旋結(jié)構(gòu)處于低穩(wěn)定狀態(tài),使得體系不能形成足夠的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),它只能在乙醇和硫酸鈉的存在下才可形成水凝膠。肽鏈長度對三股螺旋的穩(wěn)定性有著重要的影響,因此可增加肽鏈長度來提高三股螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,從而在沒有任何添加劑的情況下就可使其組裝成水凝膠。Suehiro 等[45]將(Gly⁃Pro⁃Pro)10接到四代 PAMAM 的表面,得到的PPG10⁃den 在沒有任何試劑作用下就可形成水凝膠,這得益于 PPG10在 PAMAM 表面的團(tuán)簇效應(yīng)以及肽鏈長度的增加,但其凝膠行為類似于明膠。


上述使用的 CMP 都缺乏羥脯氨酸,使得 CMP三股螺旋的形成效率以及穩(wěn)定性都很低,而不能有效促進(jìn)三股螺旋結(jié)構(gòu)組裝成更高級結(jié)構(gòu)。Kojima等[46]將含有羥脯氨酸( Hyp) 的(Gly⁃Pro⁃Hyp)10 接枝到四代 PAMAM 表面得到了 POG10⁃den,如圖式 3a所示。不同于 PPG10⁃den,其凝膠行為類似于天然膠原而非明膠,即當(dāng)它加熱至溫度約 40 ℃ 時發(fā)生溶液⁃凝膠轉(zhuǎn)變,在低于 25 ℃ 時發(fā)生凝膠⁃溶液轉(zhuǎn)變。這可能是由于 PAMAM 表面的三股螺旋結(jié)構(gòu)即使在較低的溫度下也能自組裝形成納米粒子結(jié)構(gòu),且由于氫鍵作用使得螺旋結(jié)構(gòu)中含有較多的水分子。但當(dāng)溫度升高時,三股螺旋結(jié)構(gòu)變得松散使水分子被打亂并重排,從而誘導(dǎo)三股螺旋自組裝致使體系三維網(wǎng)絡(luò)的形成,如圖式 3b 所示。POG10⁃den 水凝膠的彈性模量具有明顯的濃度依賴性,當(dāng) POG10⁃den的濃度分別為5 wt% 、10 wt% 、15 wt%時,其凝膠對應(yīng)的彈性模量分別為 2􀆰 4 × 103Pa(60 ℃)、3􀆰 1 × 103Pa(63 ℃ )和 1􀆰 3 × 104Pa (50 ℃ )。由于這類水凝膠具有特殊的溫敏性,使其可作為一種智能藥物釋放載體。Kojima 等[47] 又討論了如何改善此類水凝膠溫度響應(yīng)性的藥物釋放,實驗中將模擬多肽 POGn(n = 2,5,8,10)接到四代 PAMAM 的表面上得到了POGn⁃dens,研究測試表明, POGn 更能在 PAMAM 的表面有效地誘導(dǎo)三股螺旋結(jié)構(gòu)的形成,且肽鏈長度較長的 POGn 具有更高的三股螺旋形成效率以及更好的熱穩(wěn)定性。實驗中以玫瑰紅作為模型藥物,研究發(fā)現(xiàn) POGn⁃dens 改善了模型藥物在 37 ℃ 的保留率,相 比 于 PPGn 多 肽, 使 其 更 適 合 藥物的釋放應(yīng)用。

除了應(yīng)用于藥物釋放外,基于 CMP 自組裝的復(fù)合水凝膠還可作為支架材料。其中組織支架的力學(xué)性能對細(xì)胞的形態(tài)和分化有著重要的影響,希望其力學(xué)性能可根據(jù)具體的需要能有效的調(diào)節(jié)。為了解決這一問題,Yu 課題組[48] 認(rèn)為通過控制三股螺旋的生成與破壞可達(dá)到調(diào)控水凝膠力學(xué)性能的目的。實驗中將模擬多肽 POG9 化學(xué)修飾到了四臂 PEG 端頭,在三股螺旋交聯(lián)作用下得到了物理水凝膠。由于 POG9 三股螺旋自組裝具有可逆的溫敏性,即溫度高于解鏈溫度(Tm )時三股螺旋結(jié)構(gòu)被破壞,而溫度低于 Tm 時三股螺旋結(jié)構(gòu)又重新形成,所以基于三股螺旋為物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水凝膠的交聯(lián)密度很容易通過溫度來調(diào)節(jié),從而使得這種水凝膠的力學(xué)性能具有可調(diào)性。除此之外,加入自由的 CMP 可參與競爭水凝膠體系中 POG9 的三股螺旋的形成,同樣也能調(diào)控水凝膠的力學(xué)性能。不同于四臂的 PEG,Chmielewski 課題組[49]通過邁克爾加成反應(yīng)將模擬多肽 POG8 接枝到八臂 PEG 的端頭,通過具有溫度可逆性三股螺旋進(jìn)行物理交聯(lián),同樣也到了具有溫敏性的物理水凝膠,即水凝膠在溫度臨近 Tm 時變?yōu)榻埔簯B(tài),而隨著溫度低至室溫時它又重新變?yōu)轲椥缘臓顟B(tài),如圖式 4。當(dāng) 8 arm PEG⁃POG8 的濃度分別為 4 wt% 和 8 wt% 時,其溶液可在 1 min 內(nèi)形成凝膠。凝膠的儲能模量分別為 685 Pa 和 1337Pa,因此水凝膠的強(qiáng)度可通過改變?nèi)芤撼跏紳舛葋碚{(diào)節(jié)。該課題組又在此研究基礎(chǔ)上,將不同長度的模擬多肽 POGn (n = 7、8、9)接枝到了八臂 PEG 的端頭[50],并通過研究發(fā)現(xiàn)隨著模擬多肽鏈的增長,單獨(dú)的 POGn以及 PEG⁃POGn 形成的三股螺旋的熱穩(wěn)性都會明顯的提高,相應(yīng)的 PEG⁃POGn 形成的三股螺旋的熱穩(wěn)定性也要高于單獨(dú)的 POGn , 且隨著POGn 鏈長的增加,凝膠網(wǎng)絡(luò)中的物理結(jié)構(gòu)變得更穩(wěn)定,相應(yīng)的 PEG⁃POGn 凝膠的凝膠⁃溶液轉(zhuǎn)變溫度也有所提高。研究還發(fā)現(xiàn),室溫下 POGn 鏈長的增加對 8 arm PEG⁃POGn 凝膠強(qiáng)度的影響不大(8 armPEG⁃POGn 濃度為 4% w / v 時,儲能模量在 640 ~700 Pa 間變化)。

上述研究都是集中于三股螺旋的溫敏性和自組裝性,而沒有研究多臂 PEG 的臂數(shù)對形成大分子的構(gòu)象和交聯(lián)性質(zhì)的影響。Matsusaki 等[51] 將 POG10修飾到了多臂 PEG 的端頭上(n arm PEG, n = 1,2,4,8)得到了一系列的超分子結(jié)構(gòu),通過研究發(fā)現(xiàn) narm PEG⁃POG10的流體直徑隨著 n 的增多先增大后減小,其中 4 arm PEG⁃POG10具有最大流體直徑,且溫度對流體直徑也有一定的影響。由于三股螺旋間可通過氫鍵相互作用,他們將 POG10 修飾的多臂PEG 作為Ⅰ型膠原的納米凝膠因子。通過研究發(fā)現(xiàn) 4 arm PEG⁃POG10交聯(lián)的膠原凝膠具有最大的儲能模量,從而可推斷 PEG 的臂數(shù)確實影響到了其體系中三股螺旋的密度,進(jìn)而影響了膠原水凝膠體系中的物理交聯(lián)密度。研究也發(fā)現(xiàn) 4 arm PEG⁃POG10的濃度亦對其交聯(lián)的膠原凝膠的儲能模量有較大的影響,該凝膠的最大儲能模量可達(dá) 2.5 kPa。


以上基于 β⁃折疊結(jié)構(gòu)、卷曲螺旋結(jié)構(gòu)以及三股螺旋結(jié)構(gòu)自組裝得到的水凝膠具有很多優(yōu)異的結(jié)構(gòu)控制特性,比如外界環(huán)境刺激響應(yīng)性。同時大部分該類聚合物在由溶液到凝膠轉(zhuǎn)變的過程中都需經(jīng)過一定的時間,這為手術(shù)操作提供了便利,因此未來該類凝膠可望通過調(diào)節(jié)凝膠制備參數(shù)從而通過原位注射的方式在缺損部位形成所需的任意形狀來填補(bǔ)缺損或者黏合受損的組織。然而,該類水凝膠網(wǎng)絡(luò)基本都是物理交聯(lián)所得,力學(xué)性能較差,其凝膠時間及凝膠性質(zhì)具有明顯的濃度以及保溫時間依賴性,凝膠的外界刺激響應(yīng)能力也有待進(jìn)一步提高,這些也在一定程度上阻礙了其在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用。多肽的存在使得這類物理凝膠在體內(nèi)易蛋白水解,盡管人工合成聚合物本身一定程度上能緩解多肽蛋白水解的問題,但這方面研究工作仍面臨著諸多的挑戰(zhàn)。


3 化學(xué)交聯(lián)水凝膠


多肽自組裝主導(dǎo)了上述聚合物物理凝膠的形成,并提供了凝膠以優(yōu)良的結(jié)構(gòu)控制特性。然而一般來講物理凝膠的力學(xué)性能大多較弱,所以眾多研究將焦點(diǎn)關(guān)注到化學(xué)鍵交聯(lián)的水凝膠上。同時值得注意的是在上述物理凝膠中,某些多肽已起到了除結(jié)構(gòu)控制之外的特殊功能化作用,比如基于 β⁃折疊的特種多肽組裝形成的納米纖維可促進(jìn)羥基磷灰石礦化[34]。因此,現(xiàn)今一些報道將多肽引入到化學(xué)交聯(lián)的凝膠網(wǎng)絡(luò)中,這里的多肽主要作用不在于其對凝膠結(jié)構(gòu)形成的貢獻(xiàn),而是為了賦予原本的化學(xué)凝膠以生物學(xué)功能,比如細(xì)胞黏附、酶降解、抗菌性等。


3.1 細(xì)胞黏附性

不同性能的人工合成聚合物大多具有足夠的力學(xué)穩(wěn)定性、彈性、無毒以及抗降解穩(wěn)定性,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)用方面,但其和細(xì)胞之間的作用力不足,易導(dǎo)致體內(nèi)發(fā)炎、血栓形成等不良反應(yīng)。為了解決這一問題,最初主要使用黏附性的蛋白來修飾材料的表面來改善材料對細(xì)胞的黏附性,但這樣的方法存在諸多缺點(diǎn),比如易蛋白降解、免疫原性[52]。在后來研究中發(fā)現(xiàn)這些黏附性蛋白的細(xì)胞黏附位點(diǎn)僅由數(shù)個氨基酸組成,其中研究比較深入、應(yīng)用比較廣泛的是含 RGD 序列多肽,由于這種三肽能與細(xì)胞表面的整聯(lián)蛋白受體結(jié)合,從而可促進(jìn)細(xì)胞在材料表面的吸附。含 RGD 序列的多肽包括兩種,含 RGD 序列的線性多肽和含 RGD 序列的環(huán)形多肽,下面僅對含RGD 的線性多肽作簡要的總結(jié).


在過去的研究中,為了改善細(xì)胞在水凝膠網(wǎng)絡(luò)中的黏附、擴(kuò)散以及增殖性,含 RGD 序列多肽已被引入到透明質(zhì)酸[53 ,54]、 聚乙烯醇 ( PVA)[55] 以及PEG[56 ~ 59]等水凝膠的體系中。引入的方法主要有兩種:一是 RGD 隨著交聯(lián)劑引入到化學(xué)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,比如 Shu 等[53]利用 CCRGDS 多肽序列中雙巰基和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)的邁克爾加成反應(yīng),得到了分子端頭含有雙鍵,中間含有 RGD 的PEGDA⁃RGD⁃PEGDA 交聯(lián)劑,再和巰基修飾透明質(zhì)酸間的邁克爾加成反應(yīng)將 RGD 引入到水凝膠的化學(xué)網(wǎng)絡(luò)中;二是先將 RGD 作為支鏈部分接枝到聚合物的主鏈上,然后 RGD 隨著聚合物的交聯(lián)被引入到化學(xué)網(wǎng)絡(luò)中,比如 Schmedlen 等[55] 分別將雙鍵基團(tuán)和 RGD 通過化學(xué)修飾嫁接到了 PVA 的側(cè)鏈上,最后光交聯(lián)得到了具有細(xì)胞黏附性的水凝膠。除此之外,水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)體系中 RGD 對細(xì)胞的增殖以及組織的生成影響具有濃度依賴性[60]。


Wang 等[61]先用酪氨酸(Tyramine,Tyr)對透明質(zhì)酸(HA)化學(xué)改性得到了 HA⁃Tyr,又將 RGD 和對羥基苯丙酸對 PEG 的兩端修飾得到了同時含雙苯酚基和 RGD 的 PEG 分子,在辣根過氧化酶 HRP 和過氧化氫(H2O2 )的作用下兩者間的苯酚基(phenol moiety)反應(yīng)得到了 HA⁃Tyr⁃RGD 原位凝膠,如圖式 5。通過對人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),經(jīng) RGD 多肽化學(xué)修飾的 HA⁃Tyr 水凝膠比沒有修飾的 HA⁃Tyr 水凝膠具有更強(qiáng)的細(xì)胞黏附性,從而改善了細(xì)胞在水凝膠中的增殖、遷移以及毛細(xì)血管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。

3.2 酶降解性

支架材料降解速率是植入材料需要考慮的最重要問題之一,希望其降解速率與組織缺陷位置新組織再生的速率相匹配,如果其降解速率相對于組織再生速率過快,就失去了它對細(xì)胞生長的載體功能。反之,就會阻礙新組織的再生。而大多數(shù)可降解合成聚合物,比如聚己內(nèi)酯、聚乳酸、聚乙交酯的降解主要是基于主鏈酯的隨機(jī)水解,這些水解過程對細(xì)胞信號以及細(xì)胞分泌的酶并不具有響應(yīng)性。為了賦予支架材料生物降解性,其中最好的方法就是利用細(xì)胞外基質(zhì)蛋白水解降解機(jī)制,將對酶具有響應(yīng)性的多肽序列引入到支架材料中[62]。


基 質(zhì) 金 屬 蛋 白 酶 ( matrix metalloproteinases,MMPs)是一類肽鏈內(nèi)切酶,對細(xì)胞外基質(zhì)組分的降解起著重要的作用。為了賦予水凝膠的酶降解性,有研究者分別將對基質(zhì)金屬蛋白酶 1(MMP1)和基質(zhì)金屬蛋白酶 2(MMP2)有響應(yīng)性的一系列多肽序列作為交聯(lián)劑的部分引入到了 PEG 水凝膠的體系中[63]。也有研究者將對基質(zhì)金屬蛋白酶 2(MMP2)具有響應(yīng)性的 GPQG↓IASQ 和 PVG↓LIG(↓表示斷裂點(diǎn))多肽序列也分別作為交聯(lián)劑的部分引入到了葡聚糖[64] 和藻酸鹽[65] 水凝膠體系中。利用同樣的原理,研究者將對基質(zhì)金屬蛋白酶 13(MMP13)具有響應(yīng)性的 PQG↓LAK 多肽序列引入到了聚 N⁃異丙基丙烯酰胺與丙烯酸共聚物水凝膠體系中[66]。光交聯(lián)的甲基丙烯酸化的透明質(zhì)酸水凝膠雖可作為人骨 髓 間 充 質(zhì) 干 細(xì) 胞 ( human mesenchymal stemcells, hMSCs)的軟骨形成支架材料,但凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的化學(xué)交聯(lián)卻不能降解,從而阻礙了軟骨基質(zhì)的空間分布以及細(xì)胞分散。Feng 等[67] 分別將對MMP 敏感的 GCRDVPMS↓MRGGDRCG 多肽和對MMP 不敏感的二硫蘇糖醇(DDT)作為馬來酰亞胺(maleimide, MA)化的透明質(zhì)酸(HA)的交聯(lián)劑,從而得到了兩種性質(zhì)不同的水凝膠(MAHA⁃MMP 和MAHA⁃DDT),作者將 hMSCs 封裝在兩種水凝膠中進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),如圖式 6。研究表明 MAHA⁃MMP 水凝膠中的 hMSCs 能夠重塑其周圍的水凝膠以及在凝膠中能進(jìn)行遷移,這種細(xì)胞介導(dǎo)的凝膠降解能促進(jìn) hMSCs 的軟骨形成以及能抑制 hMSCs 過度生長。經(jīng)過長期細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn) MAHA⁃MMP 相比于 MAHA⁃DDT 凝膠中沉積了更多的軟骨基質(zhì),減少了鈣化的發(fā)生。除了基質(zhì)金屬蛋白酶外,也有研究者將對纖溶酶和彈性蛋白酶具有響應(yīng)性的多肽序列引入到了水凝膠體系中[68, 69]。

3.3 抗菌性

最近幾年有研究者報道了將多肽的抗菌性引入到化學(xué)交聯(lián)的聚合物中,從而賦予水凝膠以抗菌性。Zhou 等[70]通過 ε⁃聚賴氨酸(EPL)端頭氨基和甲基丙烯酸(MA)羧基間的酰胺化反應(yīng)得到了 EPL⁃MA,然后將其和 PEGDA 以及 N, N⁃二甲基丙烯酰胺三者在光交聯(lián)作用下得到了水凝膠,由于陽離子的EPL 可吸附在生物膜的表面導(dǎo)致細(xì)胞的生理損傷,使得凝膠具有廣譜的抗菌性。Song 等[71] 合成了一系列的 poly( Lys)x (Ala)y ( x + y = 100, Lys:賴氨酸,Ala:丙氨酸), 其結(jié)構(gòu)中賴氨酸殘基不僅可作為六臂聚乙二醇酰胺基琥珀酰亞胺碳酸酯 ( 6 armPEG⁃ASG) 的交聯(lián)劑,同時賴氨酸殘基的存在也賦予了水 凝 膠 以 抗 菌 性。進(jìn) 一 步 研 究 發(fā) 現(xiàn) poly(Lys)60 (Ala)40 和6 arm PEG⁃ASG 交聯(lián)得到的水凝膠同時具有抗菌性和細(xì)胞黏附性,使其可作為潛在的皮膚創(chuàng)傷愈合支架材料。除了聚賴氨酸外,還有研究者將其他具有抗菌性的多肽引入到聚合物中,Cleophas 等[72 ,73] 將 含 有 半 胱 氨 酸 的 抗 菌 肽(CKRWWKWIRW)、季戊四醇四⁃3⁃巰基丙酸酯以及PEGDA 三者的混合液轉(zhuǎn)移到聚對苯二甲酸乙二醇酯片表面,然后通過硫醇⁃烯光聚合反應(yīng)得到了具有抗菌性能的水凝膠。


3.4 組織黏附性
ε⁃聚賴氨酸作為一種天然多肽,因其與組織間的離子靜電相互吸引作用而具有良好的組織黏附性。本 課 題 組 利 用 馬 來 酰 亞 胺 化 的 聚 賴 氨 酸(EPLM)和巰基化殼聚糖(CSS)間的邁克爾加成反應(yīng)得到了黏合性良好的原位水凝膠黏合材料,如圖式 7。通過黏合力測試發(fā)現(xiàn)該水凝膠最高黏合力(87. 5 kPa)是商業(yè)纖維蛋白膠的 4 倍,這種良好的黏合力主要來自聚賴氨酸和組織間的靜電吸引作用以及凝膠體系中巰基和馬來酰亞胺基團(tuán)與組織中半胱氨酸富集子域形成的化學(xué)鍵合作用。根據(jù)巰基化殼聚糖濃度、馬來酰亞胺基團(tuán)取代度以及馬來酰亞胺基與巰基間的摩爾比不同,該體系的凝膠時間在15 ~ 215 s 之間。后來研究中發(fā)現(xiàn) PEG 的引入可改善凝膠的儲能模量,其中最佳凝膠體系的儲能模量可達(dá) 1614 Pa,并且 PEG 鏈段良好的靈活性以及均勻分散性也改善了凝膠的內(nèi)聚力,從而提高了凝膠的最終黏合力,最高可達(dá) 148 kPa,是商業(yè)纖維蛋白膠的 6 倍[74 ,75]。重要的是,此類多糖多肽水凝膠可通過注射的方式在體內(nèi)原位形成,這樣就避免了外科手術(shù)過程中的高度創(chuàng)傷性 ,從而降低了醫(yī)療費(fèi)用和減少患者痛苦,并且其原料來源豐富、可生物降解、生物相容性良好,使其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。

值得注意的是化學(xué)鍵交聯(lián)的水凝膠很多采用了光交聯(lián)技術(shù),作為應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域的水凝膠材料,殘留單體的去除以及引發(fā)劑或光敏劑的使用是需要給予關(guān)注的問題。目前大多數(shù)體系使用的光引發(fā)劑 Irgacure 2959 被認(rèn)為是一種生物相容性較好的引發(fā)劑[55,70,76,77],體外細(xì)胞培養(yǎng)實驗證明低劑量Irgacure 2959 引發(fā)交聯(lián)的水凝膠對哺乳動物細(xì)胞并沒有毒性[77]。同時,也有報道利用有機(jī)溶劑萃取、離心分離沉淀的方法來去除殘留單體[38],以及對交聯(lián)的凝膠進(jìn)行浸泡沖洗的方法以盡可能去除殘留的小分子物質(zhì)[78]。


4 物理/ 化學(xué)雙重交聯(lián)水凝膠


相對于上述單一物理交聯(lián)凝膠和化學(xué)交聯(lián)凝膠,近年來出現(xiàn)了含多肽自組裝的物理/ 化學(xué)雙重交聯(lián)水凝膠。在這類的體系中,多肽不但參與了凝膠網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的控制,而且還賦予了水凝膠某些功能,如酶降解和促組織修復(fù)等。最重要的是多肽自組裝貢獻(xiàn)的物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)還能對化學(xué)交聯(lián)凝膠網(wǎng)絡(luò)起到增強(qiáng)作用。多肽的引入確實給此類凝膠帶來了諸多優(yōu)良特性,然而這類水凝膠體系中需要注意:為充分發(fā)揮多肽的物理性能,引入的化學(xué)交聯(lián)不能過度干擾體系中的多肽自組裝。


基于三股螺旋結(jié)構(gòu)的溫敏特性,也有學(xué)者將三股螺旋結(jié)構(gòu)作為物理交聯(lián)引入到了化學(xué)交聯(lián)的PEG 基水凝膠的體系中,從而利用三股螺旋的可逆性方便地調(diào)控三維支架材料的力學(xué)和生物化學(xué)性能。Yu 課題組[79]將膠原模擬多肽 POG7 接枝到了丙烯酸⁃聚 乙 二 醇⁃羥 基 琥 珀 酰 亞 胺 ( ACRL⁃PEG⁃NHS)主鏈的一端,得到了兩端頭分別為膠原模擬多肽 POG7 和雙鍵的 PEG 大分子,并和 PEGDA 光交聯(lián)得到了一種水凝膠。其中模擬多肽 POG7 形成的三股螺旋結(jié)構(gòu)在水凝膠體系中起到了物理交聯(lián)的作用,這些物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以被細(xì)胞分泌的蛋白酶進(jìn)行降解,從而可移除化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的三股螺旋結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生開孔,使得凝膠更適應(yīng)細(xì)胞的增殖和遷移,且模擬多肽 POG7 和膠原之間具有良好的親合性,使得這種水凝膠能更好的保留細(xì)胞分泌的膠原蛋白,促進(jìn)了組織的再生。該課題組進(jìn)一步將間充質(zhì)干細(xì)胞封裝在該水凝膠中培養(yǎng),研究表明該水凝膠可為間充質(zhì)干細(xì)胞提供良好的微環(huán)境,可見這種水凝膠可用作具有生物活性的三維組織支架[80]。該課題組[48]還將端頭被羥基琥珀酰亞胺(NHS)修飾的四臂聚乙二醇(PEG⁃NHS)和兩頭帶氨基的 POG9多肽按摩爾比 1∶ 3的比例混合,經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)得到了同時含有物理和化學(xué)交聯(lián)的水凝膠(PEG⁃CMP9⁃K),如圖式 8a。在反應(yīng)過程中兩端頭氨基的 POG9多肽不僅起到了化學(xué)交聯(lián)劑的作用,同時又可形成三股螺旋,因而向水凝膠體系中引入了物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)。為了驗證這種物理交聯(lián)的存在增強(qiáng)了 PEG 水凝膠的力學(xué)性能,作者又將端頭同樣帶有氨基的POG9 多肽和四臂 PEG 按上述的比例混合,由于引入 POG9 多肽的氨基酸序列打亂,從而阻止了三股螺旋的形成, 使得到的水凝膠只含有化學(xué)交聯(lián)(PEG⁃RCMP9⁃K),如圖式 8a。對兩種水凝膠的測試表明這種三股螺旋結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)的物理交聯(lián)的存在確實提高了水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度,如圖式 8b。通過加入自由的 POG9 競爭凝膠網(wǎng)絡(luò)中三股螺旋的形成可調(diào)控水凝膠硬度,這使其在用于細(xì)胞增殖和遷移的三維支架材料方面有著潛在的應(yīng)用前景。

目前用于組織工程研究的光交聯(lián)水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是基于永久鏈接來穩(wěn)定的,為了使化學(xué)交聯(lián)的水凝膠更有利于細(xì)胞的遷移和組織生成,過去主要是利用蛋白酶裂解或水解使得化學(xué)凝膠降解,但這類方法存在一定的缺點(diǎn),比如降解速率難于控制。不同于以往的降解機(jī)理,Liu 等將卷曲螺旋作為物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定光交聯(lián)的水凝膠[76],他們通過一段疏水聚合物將亮氨酸拉鏈域化學(xué)修飾到 PEGDA一端。由于亮氨酸拉鏈域可組裝成四聚的卷曲螺旋而得到了端頭帶有雙鍵的四臂大分子,然后光交聯(lián)形成了水凝膠,如圖式 9。實驗發(fā)現(xiàn)該類凝膠的儲能模量與其濃度有很大的關(guān)系,即濃度為 6% w / v和 10% w / v 時, 其凝膠儲能模量分別為 2000 Pa 和7000 Pa。當(dāng)加入一定量尿素時,由于亮氨酸拉鏈域的變性使物理組裝分解而破壞了三維網(wǎng)絡(luò),致使水凝膠分解為溶液。作為對比樣,亮氨酸拉鏈被己二酸化學(xué)交聯(lián)的嵌段共聚物,尿素的加入凝膠并沒有分解。卷曲螺旋自組裝使水凝膠能可逆開關(guān)三維細(xì)胞遷移途徑,同時還具有良好的生物相容性。利用同樣設(shè)計方法,Yao 等[77] 只是改變了一下 PEGDA端頭的多肽,和上述的現(xiàn)象一樣,得到的水凝膠對尿素仍有響應(yīng)性。此外,基于 α⁃螺旋自組裝動態(tài)的多聚體作為物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)使得凝膠具有快速自我修復(fù)能力,從而可使材料方便地通過自組裝和自下而上的構(gòu)造來構(gòu)建組織。另外,這種物理水凝膠的主要成分為生物合成的多肽,因而可作為人工支架材料來模擬天然的細(xì)胞外基質(zhì)。

在這類物理/ 化學(xué)復(fù)合凝膠中,基于多肽自組裝形成的物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)不僅賦予了水凝膠特殊功能性,而且還可提高化學(xué)交聯(lián)凝膠的力學(xué)性能。但由于化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的束縛不利于多肽的自組裝,使得相關(guān)的工作開展得還很少,考慮到這類凝膠綜合性能和功能的提升,未來預(yù)期這方面的工作會有更長遠(yuǎn)發(fā)展。


5 結(jié)論


多肽分子由于具有許多優(yōu)良性能,比如生物相容性好、生物可降解、細(xì)胞黏附性、抗菌性以及自組裝性,使得其成為近年來的研究熱點(diǎn)。但另一方面,多肽可能的免疫原性也一直被給予高度關(guān)注,然而至今沒有確切的答案; Ryan 綜述中提出的觀點(diǎn)可以推斷[81],如果體系中的多肽分子量較小或在相當(dāng)短時間內(nèi)就可被生物體清除,則其潛在的免疫原性較小甚至可以忽略,相反就需要考慮其對生物體的可能免疫原性。正如本綜述所總結(jié),基于多肽的優(yōu)良性能可得到許多性能特殊的水凝膠,在醫(yī)用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。盡管含有多肽組分的聚合物水凝膠已有大量的研究,但我們認(rèn)為這方面還有許多亟需解決的問題,比如基于多肽自組裝的物理凝膠力學(xué)性能不好以及其對外界的刺激響應(yīng)能力不強(qiáng)、具有潛在特殊功能的多肽亟待發(fā)現(xiàn)等等。雖面臨諸多挑戰(zhàn),也恰恰為研究者提供了更多的研究空間,比如將化學(xué)交聯(lián)引入基于多肽自組裝的物理水凝膠中,但化學(xué)交聯(lián)又不可過多干擾多肽自組裝;多肽自組裝形式和機(jī)理進(jìn)行更深入研究對于根據(jù)特殊實際需求設(shè)計水凝膠結(jié)構(gòu)具有重要指導(dǎo)意義。相信隨著研究者的不懈努力,基于多肽的聚合物水凝膠將會在生物醫(yī)用領(lǐng)域得到更長足的發(fā)展。


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