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血液蛋白質(zhì)幫助創(chuàng)建3D納米纖維腳手架

2019-03-05 15:30:45 ? 來源：

眾所周知，有多種血漿蛋白在傷口愈合過程中起著重要作用。然而，在臨床能力中使用這些分子的能力受到限制。雖然現(xiàn)在，德國(guó)不來梅大學(xué)的研究人員已經(jīng)使用血液中的血漿蛋白來開發(fā)一種制作傷口愈合組織支架的新方法。研究小組的新支架可以與表面連接或分離，用于體外實(shí)驗(yàn)室組織研究或直接應(yīng)用于體內(nèi)。

“我們使用的蛋白質(zhì)被稱為纖維蛋白原，”不來梅大學(xué)生物物理研究所教授兼組長(zhǎng)，高級(jí)研究員DorotheaBrüggemann博士解釋說。“它是一種在血漿中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞外糖蛋白，通過組裝成纖維網(wǎng)絡(luò)形成臨時(shí)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，有助于傷口閉合，在傷口愈合中起主要作用。”

這項(xiàng)新研究的結(jié)果最近發(fā)表在Biofabrication上，文章名為“ 使用鹽誘導(dǎo)的自組裝制造3D-納米纖維纖維蛋白原支架 ”。

由于其通用的分子相互作用，纖維蛋白原通常被加工成水凝膠和纖維支架，用于體外細(xì)胞培養(yǎng)和組織工程應(yīng)用。然而，現(xiàn)有的這種方法 - 例如靜電紡絲或纖維蛋白水凝膠的制備 - 使用有機(jī)溶劑，高電場(chǎng)或酶活性，其改變纖維蛋白原的分子結(jié)構(gòu)或天然蛋白質(zhì)功能。

為了解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)希望了解他們是否可以開發(fā)一種簡(jiǎn)單且可控制的方法來制作三維支架，同時(shí)保留纖維蛋白原的特性。

“我們引入了一種新型生物制造技術(shù)，通過鹽誘導(dǎo)的自組裝制備三維納米纖維纖維蛋白原支架。作者寫道，這是我們第一次能夠根據(jù)需要制作獨(dú)立或固定的纖維蛋白原支架，通過定制基礎(chǔ)材料并在纖維組裝后添加固定和清洗程序。“使用掃描電子顯微鏡，我們觀察到不同的緩沖液，包括磷酸鹽緩沖鹽水和磷酸鈉，在裸露和硅烷化的玻璃表面上可重復(fù)地產(chǎn)生致密的纖維網(wǎng)絡(luò)，金和聚苯乙烯在干燥時(shí)。原纖維可以與至少2mg ml的纖維蛋白原濃度來誘導(dǎo)-1 在pH7-9的條件下。纖維直徑范圍為100至300 nm，因此類似于天然纖維蛋白和ECM蛋白纖維。“

“我們第一次能夠?qū)⒗w維蛋白原組裝成致密的三維支架而不使用高壓，有機(jī)溶劑或酶活性，”Brüggemann補(bǔ)充說。“我們的生物制造過程可以通過調(diào)整纖維蛋白原和鹽濃度以及pH范圍來控制。”

支架的尺寸達(dá)到厘米范圍內(nèi)的直徑和幾微米的厚度。對(duì)于100至300nm，自組裝纖維的直徑在天然蛋白質(zhì)纖維的范圍內(nèi)。

“通過調(diào)整鹽濃度，我們可以制備纖維蛋白原支架，其整體尺寸在厘米范圍內(nèi)，厚度為3到5 微米，”作者寫道。“使用FTIR分析，我們觀察到纖維蛋白原納米纖維的酰胺帶與平面纖維蛋白原相比的峰值位移，這表明二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。由于原纖維形成僅在干燥時(shí)存在鹽離子時(shí)誘導(dǎo)，我們假設(shè)蛋白質(zhì)分子在各自的緩沖液中局部取向，這與觀察到的構(gòu)象變化相結(jié)合，導(dǎo)致單個(gè)分子組裝成纖維。

研究小組對(duì)他們的研究結(jié)果感到興奮，并正在展望潛在的應(yīng)用，并增加對(duì)各種傷口和患者群體的測(cè)試。

“這種新型纖維蛋白原納米纖維在各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有巨大潛力，”Brüggemann總結(jié)道。“例如，在未來的血液凝固研究中，我們的固定化纖維蛋白原納米纖維可以為初始藥物篩選提供有價(jià)值的體外平臺(tái)。在新型傷口愈合應(yīng)用中，研究成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞與我們獨(dú)立的纖維蛋白原支架的相互作用將是非常有趣的。“

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