利用蛋白质工程设计细胞响应性生物材料欧洲杯足球竞彩

目前，外科医生在体内使用两种主要材料来替代受损的身体部位:一种是常见的工业材料，另一种是收欧洲杯足球竞彩获的天然材料。常见的工业材料包括用于人工关节的不锈欧洲杯足球竞彩钢和钛合金以及用于血管旁路的合成聚合物。虽然这些材料通常能很好地欧洲杯足球竞彩替代体内的机械功能，但它们缺乏体内适当生化功能所必需的许多微和纳米级组织。

为了替代这些生化功能，采集天然材料，如心脏瓣膜和其他器官移植通常是黄金标准。欧洲杯足球竞彩然而,这些天然材料有很多限制:他们是昂贵的和长欧洲杯足球竞彩时间的收获和净化,他们传播疾病的风险,他们缺乏严格的质量控制中再现性的合成工业材料,他们几乎不可能自定义为特定的应用程序。

作为回应，Sarah Heilshorn教授和她在Heilshorn生物材料集团的团队一直在探索设计和合成由工程蛋白制成的材料的可能性。欧洲杯足球竞彩^1.蛋白质是构成我们身体的主要物质成分之一，随着时间的推移，它们进化成具有一系列令人眼花缭乱的生物力学和生化特性的材料。欧洲杯足球竞彩蛋白质是由几个氨基酸串成一条长链构成的。

通过改变链中氨基酸的序列，可以产生具有不同物质性质的蛋白质。对于自然进化的蛋白质，包含每个蛋白质链氨基酸序列的指令编码在我们的遗传物质DNA中，DNA位于细胞核中。为了模拟这一过程，材料科学家可以将新的氨基酸序列编码到化学合成的工程DNA中。这种基因信息被插入宿主有机体，如非传染性细菌。宿主生物体内的自然合成机制随后翻译工程DNA信息，并合成具有指定氨基酸序列的蛋白质链。然后可以纯化工程蛋白产品并将其加工成材料。欧洲杯足球竞彩

Sarah Heilshorn教授和她的团队正在使用这种技术，重组蛋白质工程，设计新的蛋白质材料用于医疗应用。欧洲杯足球竞彩这些蛋白质材料结合了普通工业欧洲杯足球竞彩材料的许多优点，如可重复性和易于定制，以及收获的天然材料的优点，如细胞相容性和生物降解性。这些新材料通过模仿我欧洲杯足球竞彩们体内的天然蛋白质发挥作用。

就像天然蛋白质一样，这些工程蛋白质包含生物力学和生物化学“指令”，可以引导细胞以特定方式进行行为。使用这些新材料，我们正在努力确定正确的指令集，使细胞粘附、迁移、增殖并分化为特定的组织类型，图1。欧洲杯足球竞彩

图1．在蛋白质工程生物材料中生长的神经干细胞的数字增强显微镜图像(绿色和蓝色)。一些细胞已经开始分化成神经元(绿色显示)，并延伸出长长的神经芽。黄宝福获得的原始显微照片;数字艺术由切尔西·卡斯蒂略表演。

我的实验室目前专注于治疗中枢神经系统疾病和损伤的材料，尽管这种材料设计策略可欧洲杯足球竞彩以应用于任何组织类型。^2.由于细胞同时对生物力学和生物化学信号作出反应，因此设计能够独立调节每个变量的材料至关重要。欧洲杯足球竞彩

例如，我们设计的蛋白质材料结合了弹性的机械特性(它们具有弹性和弹性)和细胞粘附的生欧洲杯足球竞彩化特性。^3.这些材料可以欧洲杯足球竞彩进一步设计，通过与细胞分泌的酶反应来响应当地细胞环境的变化。^4.这些材料酶反应可用于触发材料内三维模式的出现，或触发具有不同时间和空间释放曲线的多种药物的释放。通过模仿人体内天然存在的材料，这些蛋白质工程材料将有助于开发新的医疗疗法。欧洲杯足球竞彩

致谢

本文中描述的工作得到了Hellman教师学者奖、deLarios家庭学者基金、美国国家科学院凯克未来计划、美国国家科学基金会(efr - cbe -0735551和DMR-0846363)以及美国国家卫生研究院(1dp2 - odd -006477-01和R01-DK-085720-01)的支持。欧洲杯线上买球

参考文献

1.王宝福，海尔松资深大律师。蛋白质工程生物材料，第8章，蛋白质工程与设计，编辑Cochran J和Park欧洲杯足球竞彩 SJ，华润出版，佛罗里达州博卡拉顿，2009年。
2.黄宝福C，李JS，Mulyasmasmita W，Parisi Amon A，Heilshorn SC.用于细胞封装的双组分蛋白质工程物理水凝胶。美国国家科学院学报2009，106（52）：22067-22072。欧洲杯线上买球
3.利用蛋白质工程独立调节多种生物材料特性。软物质2009;5:114 - 124。
4.酶响应水凝胶的动态三维图形形成。先进材料2009,欧洲杯足球竞彩21:4148-4152。