香港科技大學(xué)化學(xué)工程及生物工程學(xué)系助理教授孫飛的研究團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出嶄新的全蛋白質(zhì)感光智能水凝膠，有助開(kāi)拓未來(lái)材料生物學(xué)和生物醫(yī)療的應(yīng)用。
水凝膠，在醫(yī)療界中亦稱(chēng)為軟物料，可用作藥物傳送和干細(xì)胞治療等，是生物醫(yī)療范疇中最前沿的材料。傳統(tǒng)的水凝膠，一般應(yīng)用于面膜、隱形眼鏡等，主要是由合成聚合物，或包括動(dòng)物膠原等生物提取物等物料制成，容易引起過(guò)敏反應(yīng)，而兩種物料均難以提供讓細(xì)胞生長(zhǎng)及發(fā)育所需的復(fù)雜生物環(huán)境。
孫教授團(tuán)隊(duì)所發(fā)明的新型智能水凝膠，不單可盛載生物細(xì)胞及組織﹕包括干細(xì)胞等再生醫(yī)學(xué)的重要組件，其感光特質(zhì)亦可控制細(xì)胞或藥物分子在體內(nèi)釋放的時(shí)間或方式。
為創(chuàng)造這種全新的水凝膠，孫教授的團(tuán)隊(duì)通過(guò)基因編碼等手段，于室溫下將經(jīng)過(guò)基因改造的蛋白質(zhì)組裝成分子網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)合成過(guò)程完全借助類(lèi)似發(fā)酵的細(xì)菌培植方法，而無(wú)需任何化學(xué)修飾。如此制造出來(lái)的水凝膠，成份與人體相近，能盛載活細(xì)胞，并有機(jī)會(huì)減低過(guò)敏或人體免疫排斥的反應(yīng)。而作為藥物的載體，這種感光水凝膠則扮演開(kāi)關(guān)的角色。由于在光照下，水凝膠會(huì)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，其盛載的藥物便隨即滲入體內(nèi)，因此藥物可于受控的情況下釋放出來(lái)。該團(tuán)隊(duì)采用的是一種新穎的生物材料設(shè)計(jì)思路，能設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)和功能可供精確調(diào)控的材料。
此研究成果已發(fā)表于2017年6月6日出版的學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)。
孫教授表示，智能水凝膠的需求日益增加，利用功能蛋白分子的自組裝來(lái)合成這類(lèi)材料，為未來(lái)的材料生物學(xué)，甚至醫(yī)學(xué)治療，帶來(lái)了巨大的契機(jī)。“理論上，水凝膠可成為干細(xì)胞的一個(gè)有效載體，協(xié)助修補(bǔ)受損的器官，這有助于解決器官移植及再生等問(wèn)題，令病患未來(lái)有多一個(gè)治療方法。”
論文鏈接：http://www.pnas.org/content/114/23/5912.abstract?sid=73b35096-74fa-47ca-9e43-0a68b8afe67e
