La miscelazione è un approccio efficace per generare biomateriali con una vasta gamma di proprietà e caratteristiche combinate. Per predire le interazioni molecolari tra diverse proteine della seta naturale, nuove piattaforme lega proteine della seta-seta con sintonizzabile resilienza meccanica, risposta elettrica, trasparenza ottica, lavorabilità chimica, biodegradabilità, stabilità termica o possono essere progettati.
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Articolo metodologico
Progettazione di materiali in lega di proteine della seta-seta per le applicazioni biomediche
In questo articolo
Sommario
Abstract
Proteine fibrose mostrano diverse sequenze e strutture che sono stati utilizzati per varie applicazioni in campo biomedico, quali biosensori, la nanomedicina, la rigenerazione dei tessuti, e la consegna della droga. Progettazione di materiali basati sulle interazioni su scala molecolare tra queste proteine vi aiuterà a generare nuovi biomateriali in lega proteina multifunzionale con proprietà sintonizzabili. Tali sistemi materiali lega anche fornire vantaggi rispetto ai polimeri sintetici tradizionali a causa della biodegradabilità dei materiali, biocompatibilità, e tenability nel corpo. Questo articolo ha usato le miscele di proteine della seta selvaggia tussah (Antheraea pernyi) e gelso seta domestico (Bombyx mori) come esempio per fornire protocolli utili riguardo questi argomenti, compreso il modo di predire le interazioni proteina-proteina mediante metodi computazionali, come per la produzione di leghe di proteine soluzioni, come per verificare sistemi di leghe mediante analisi termica, e su come fabbricare materiali in lega di variabilicompresi i materiali ottici con reticoli di diffrazione, materiali elettrici con circuiti rivestimenti e materiali farmaceutici per il rilascio del farmaco e la consegna. Questi metodi possono fornire informazioni importanti per la progettazione di biomateriali multifunzionali di nuova generazione basato su diverse leghe di proteine.
Introduzione
La natura ha creato strategie per generare matrici biologiche sintonizzabili e multifunzionali utilizzando un numero limitato di proteine strutturali. Ad esempio, elastins e collagene vengono sempre utilizzati insieme in vivo per fornire i punti di forza regolabili e le funzioni richieste per tessuti specifici 1,2. La chiave di questa strategia è la fusione. Blending coinvolge proteine di miscelazione con rapporti specifici ed è un approccio tecnologico per generare semplici sistemi materiali con sintonizzabile e varie proprietà di 3-5. Rispetto alle strategie di ingegneria sintetici 6,7, la miscelazione può anche miglior....
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Protocollo
1 Pronostico interazioni proteiche
- Analisi Bioinfomatics di molecole proteiche
- Visita il Centro Nazionale per il sito web Biotechnology Information (www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/), e cercare i nomi di proteine che verranno utilizzati per lo studio della lega. Nota: Per questo esempio, sono stati utilizzati due proteine: la proteina A, che è la fibroina di seta tussah selvaggia, e la proteina B, che è la fibroina della seta di gelso domestico. Per la proteina A, le sequenze di amminoacidi possono essere trovati in "fibroina [Antheraea pernyi] GenBank: AAC32606.1" (Antheraea pernyi è il cinese (Oak) Tussah Moth). Per la proteina B, le seq....
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Risultati
Interazioni proteina-proteina tipica (ad esempio, tra la proteina A e la proteina B) potrebbero contenere carica-carica (elettrostatici) attrazioni, idrogeno formazione di legami, interazioni idrofobiche-idrofila, così come dipolo, solventi, contatore di ioni, e gli effetti entropici tra la specifica domini delle due proteine (Figura 2) 3. Quindi, fondamentalmente, siamo in grado di prevedere gli effetti di queste interazioni di simulazioni computazionali.
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Discussione
Una delle procedure più critici nella produzione del sistema proteina "lega" è quello di verificare la miscibilità delle proteine miscelati. Altrimenti, è solo una miscela di proteine o di proteine sistema immiscibile composito senza proprietà stabili e sintonizzabili. Un metodo di analisi termica sperimentale può essere utilizzato per questo scopo e per confermare le proprietà della lega. Interazioni proteina-proteina possono essere visualizzate in base al modello di Flory-Huggins reticolo 48.......
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Dichiarazioni
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano Rowan University per il supporto di questa ricerca. XH grazie anche Dr. David L. Kaplan presso la Tufts University e il NIH P41 Tissue Engineering Resource Center (TERC) per i precedenti corsi di formazione tecnica.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Calorimetri a scansione differenziale Q100 (DSC) | TA Instruments, New Castle, DE, USA | N/A | È possibile utilizzare qualsiasi tipo di DSC con un software per calcolare la capacità termica. |
| Sistema di sputtering a vuoto SS30T | TM Vacuum Products, Inc., Cinnaminson, NJ, USA | N/A | Con parti costruite su misura; è possibile utilizzare qualsiasi tipo di sistema di sputtering per rivestire. |
| VWR 1415M Forno a vuoto | VWR International, Bridgeport, NJ, USA | N/A | È possibile utilizzare qualsiasi tipo di forno a vuoto per reticolare fisicamente i campioni. |
Riferimenti
- Rosenbloom, J., et al. Extracellular matrix 4: The elastic fiber. FASEB J. 7, 1208-1218 (1993).
- Traub, W., et al. On the molecular structure of collagen. Nature. 221, 914-917 (1969).
- Hu, X., et al.
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Ristampe e permessi
