蘇州大學呂強教授團隊 ACS Nano: 基于溶劑替換策略構建強韌的絲蛋白納米纖維水凝膠
2022-05-26 來源：高分子科技
高晶絲蛋白納米纖維具有穩定的β-sheet結構和兩親性，是組織再生和藥物緩釋的合適基質和載體。然而，由于絲蛋白納米纖維表面富含負電荷，電荷斥力導致纖維間難以進一步組裝和作用，所獲得的凝膠力學性能較差，限制了其在再生醫學中的應用。
圖1 通過溶劑置換法將甲酸替換成水形成高強度絲蛋白水凝膠的過程
近期，蘇州大學呂強教授團隊在深化絲蛋白納米纖維理解的基礎上，對現有制備方法體系進行重構，通過調整溶劑體系，利用甲酸優化納米纖維之間的相互作用，然后將甲酸和水相互置換，在水相體系保留并固定絲蛋白納米纖維的相互作用，制備高強度絲蛋白納米纖維水凝膠（圖1）。水凝膠高強高韌，能夠承受各種形式的變形（圖2），其力學強度、模量和韌性分別達到 1.55±0.06 MPa、5.88±0.82 MPa和0.85±0.03 MJ m-3（圖3），相比于文獻中其他方法制備的絲蛋白水凝膠力學性能顯著提升。納米纖維水凝膠在保持良好生物相容性的基礎上，可通過改變水凝膠的模量主動調控干細胞的粘附和增殖行為（圖4），優化其誘導干細胞成骨分化的能力（圖5），在生物工程方面顯示出廣闊的應用前景。
圖2 高強度絲蛋白納米纖維水凝膠的表征
圖3 絲蛋白水凝膠的力學性能表征
圖4 骨髓間充質干細胞在絲蛋白水凝膠上的增殖情況
圖5 絲蛋白納米纖維水凝膠調控骨髓間充質干細胞成骨分化的結果
這項研究以高晶絲蛋白納米纖維為基元，采用溶劑置換的方法制備高強度絲蛋白納米纖維水凝膠，并評估了其理化性能和生物相容性，是絲蛋白材料研究的新嘗試，為制備天然高強度水凝膠提供了新的方法。該工作以“Engineered Tough Silk Hydrogels through Assembling β-Sheet Rich Nanofibers Based on a Solvent Replacement Strategy”為題發表在《ACS Nano》上（DOI: 10.1021/acsnano.2c01616）。文章第一作者是蘇州大學博士生張筱旖，通訊作者是蘇州大學呂強教授。該研究得到國家重點研發計劃戰略國合專項的支持。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/10.1021/acsnano.2c01616
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（責任編輯：xu）
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