来自布莱根妇女医院(BWH)的生物工程师团队,近日开发出一种新的蛋白质基凝胶,当其暴露在光线下时,可以模仿许多弹性组织的性质,如皮肤和血管。关于这个研究的论文发表在《Advanced Functional Materials》杂志上,对新材料的关键性能进行了报告,其中有许多可以精细调整的性能,以及使用该材料在伤口愈合的临床预模型中的结果。
“我们对于以蛋白质为基础制备高强度的弹性材料很有兴趣,因为诸多的人体内部组织都具有弹性。如果我们要使用生物材料来再生这些组织,我们需要其具有弹性和柔性”,该研究的共同主要作者Annabi说。 “我们的水凝胶是非常柔性的,是由生物相容的多肽制成,并且可以通过光激活。”
“水凝胶,是胶状材料,可以模仿人体组织的性质,已经被广泛应用于生物医学,但目前可用的材料有一定的局限性。一些合成凝胶随着时间的推移会降解成有毒的化学物质,儿有些天然凝胶的强度不足以承受通过它们的动脉血流,“Khademhosseini说。
这种称为光交联弹性蛋白样多肽基(ELP)水凝胶的新材料,提供了几种好处。该弹性的水凝胶是通过使用光激活多肽形成。当其暴露于光下,强键会在凝胶的分子之间形成,而不需要任何化学改性剂被添加到材料,即可提供机械稳定性。
该研究团队报道的这种ELP水凝胶随着时间,可以由天然存在的酶分解,而且不出现在实验室中的活细胞进行测试出现的毒性作用。该研究小组还发现,他们可以控制材料的膨胀多少以及其强度,并且发现ELP水凝胶能承受比体内动脉组织更大的拉伸。
“我们的水凝胶有很多应用:它可以被用作细胞生长的支架,或者它可以在培养皿与细胞结合,然后注射到组织刺激生长,”Annabi说。 “此外,该材料可以用作密封剂,粘到组织损伤部位,并在伤口形成屏障。”
研究人员发现,可以把凝胶与二氧化硅纳米粒子相结合,二氧化硅纳米粒子是以前发现的一种止血微粒子,以此建立一个更强大的屏障,促进伤口愈合。
“这可以让我们立刻得到一个停止出血的治疗方法,”Annabi说。 “我们看到其在临床应用的巨大潜力。我们的方法很简单,而且材料是生物相容性,我们希望看到它在未来解决一些临床问题。“
在批准用于人体使用之前,需要进行临床预模型的进一步观察,以测试该材料的性质和安全性。
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