??近日，上海交通大學(xué)高分子系王新靈教授課題組在生物材料領(lǐng)域知名期刊ACS Applied Bio Materials（《美國化學(xué)會應(yīng)用生物材料》）上發(fā)表關(guān)于原位形成的自由可塑聚肽三維組織支架材料的研究成果，論文題為“Fabricationof a Controlled in Situ Forming Polypeptide Hydrogel with a Good Biological Compatibility and Shapeable Property”。第一作者為博士生雷昆，高分子系教授王新靈為本文通訊作者。

聚肽凝膠材料因其良好的生物相容性、生物降解性及獨(dú)特的二級結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，受到國際范圍的廣泛關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于藥物傳輸載體、基因轉(zhuǎn)染、組織工程支架等。優(yōu)化成膠方式使其凝膠條件溫和、時(shí)間可控、形式自由多樣引起了許多學(xué)者的研究興趣。

圖1. 基于酶催化的聚肽水凝膠的構(gòu)建

本研究通過經(jīng)典的NCA開環(huán)聚合得到分子量可控的聚肽，然后利用酪酸接枝修飾，得到基于HRP/H2O2酶體系催化的原位聚肽凝膠。

圖2. HRP, H2O2,聚合物濃度對聚肽成膠時(shí)間的影響

酶催化反應(yīng)是一種高效、溫和的化學(xué)反應(yīng)，通過酶促反應(yīng)構(gòu)建得到的聚肽凝膠成膠時(shí)間可控，通過改變HRP/H2O2/聚合物濃度等均可對成膠時(shí)間進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，其成膠時(shí)間可以在十幾秒到幾分鐘的范圍內(nèi)變化。這種成膠時(shí)間靈活可調(diào)的性能賦予聚肽凝膠不同的應(yīng)用需求。

圖3. 聚肽凝膠的可注射性及可塑性

基于酶促成膠的溫和性及可控性，該凝膠體現(xiàn)出自由可塑性及可注射性，通過不同的模具可以快速成型得到不同形式的凝膠體，此外通過混動雙聯(lián)注射器可以注射得到不同的凝膠圖案，如圖3所示。

圖4. 左圖為細(xì)胞培養(yǎng)1天，3天后的凝膠的激光共聚焦照片；右圖為1天，3天后的凝膠表面細(xì)胞數(shù)量

此外，MTT及細(xì)胞黏附實(shí)驗(yàn)表明，聚肽水凝膠材料的生物相容性優(yōu)異，可以作為細(xì)胞三維支架載體，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的增殖生長，這是傳統(tǒng)聚合物凝膠材料所不具備的優(yōu)勢。

值得注意的是，基于凝膠體系中尚未完全修飾的氨基基團(tuán)，我們可以通過簡單的酰胺化反應(yīng)，對聚肽凝膠實(shí)現(xiàn)功能化修飾，如圖5為羅丹明B修飾后的聚肽凝膠。此外，氨基也可以與許多諸如醛基，馬來酸酐等反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)不同的功能化需求，基于這種功能化特性，該聚肽凝膠可以靈活修飾各種藥物分子或蛋白分子。

圖5. (a)羅丹明功能化后的聚肽凝膠的激光共聚焦圖；(b)不同功能化時(shí)間凝膠中的羅丹明的吸收曲線；(c)不同功能化時(shí)間凝膠中的羅丹明的含量；(d)功能化前后聚肽凝膠的示意圖。

該研究工作通過選用生物相容性優(yōu)異的聚肽為基體，通過高效、溫和、可控的酶促反應(yīng)獲得了一種快速成膠、自由成型、可功能化修飾的生物醫(yī)用材料，有望為新一代生物醫(yī)用材料的開發(fā)和應(yīng)用提供重要參考。

本研究得到國家自然基金委、上海市登峰學(xué)科領(lǐng)導(dǎo)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。上海交通大學(xué)鄭震副教授及碳材料研究院孫云龍博士提供了論文寫作指導(dǎo)及測試合作，在此一并表示感謝。

全文鏈接（點(diǎn)擊可查閱原文）：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsabm.9b00157