快速光交聯的絲素蛋白水凝膠

來源： EngineeringForLife

通過雙酪氨酸鍵交聯的絲素蛋白水凝膠是透明的彈性結構,，在再生醫(yī)學應用中具有巨大的潛力,。在本研究中,，證實了一種新的可見光介導的光氧化還原系統，用于絲素蛋白中雙酪氨酸鍵的形成,，克服了目前傳統基于酶交聯的主要局限性,。該系統可快速交聯絲素蛋白(<1 min)，使細胞以更高的細胞密度(1500萬個細胞/mL)包裹,，同時保持較高的細胞存活率(>80%),。與酶促交聯過程中經歷自發(fā)躍遷向較硬、富含β-sheet網絡轉換不同,，光交聯的絲素水凝膠展現了更為穩(wěn)定的力學性能,。這些水凝膠也支持人類關節(jié)軟骨細胞的長期培養(yǎng)，具有良好的軟骨組織形成,。該系統還促成了在蛋白結構上沒有經過化學修飾或流變添加劑的情況下,，生物制造絲素蛋白的首次演示。應用這套光交聯系統,，有著復雜,、有序、漸變架構,，且具有高精度（40 μm）的載細胞結構被打印了出來,，這用傳統的酶促交聯系統并不能實現。綜上所述,，這項工作顯示了一種新交聯方法的巨大潛力,，這種方法可用于制造彈性絲素水凝膠，并可應用于生物制造和組織再生,。

相關論文“Rapid Photocrosslinking of Silk Hydrogels with High Cell Density and Enhanced Shape Fidelity”發(fā)表于“Advanced Healthcare Materials”雜志,，新西蘭奧塔哥大學KhoonS. Lim博士與澳大利亞新南威爾士大學Jelena Rnjak-Kovacina博士為共同通訊，第一作者為Xiaolin Cui,。

圖1 兩種交聯方式：辣根過氧化物酶/過氧化氫（HRP/H2O2）酶促交聯,，釕/過硫酸鈉（Ru/SPS）可見光交聯，通過形成雙酪氨酸鍵來構建絲素蛋白水凝膠的原理

圖2 絲素蛋白的性質

圖3 載高細胞密度的人關節(jié)軟骨細胞（HACs）的絲素蛋白水凝膠長期培養(yǎng)結果

圖4 載HAC的光交聯絲素蛋白水凝膠的軟骨分化

圖5 對分泌的細胞外基質（ECM）的免疫組織化學分析

圖6 絲素蛋白水凝膠中HAC的相關基因表達

圖7 用普朗尼克F-127做犧牲材料制備絲素蛋白水凝膠

圖8 用犧牲材料F-127 3D打印光交聯絲素蛋白水凝膠

論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.201901667