바이오 메디컬 응용 프로그램에 대한 실크 실크 단백질 합금 재료 설계
Summary
혼합 속성과 결합하여 광범위한 기능과 생체 물질을 생성 할 수있는 효율적인 방법입니다. 다른 천연 실크 단백질 분자 사이의 상호 작용을 예측함으로써, 가변 기계적 복원력 전기적 응답, 광학 투명성, 화학적 가공성, 생분해 성, 또는 열적 안정성을 가진 새로운 실크 실크 단백질 합금 플랫폼을 설계 할 수있다.
Abstract
섬유 단백질은 바이오 센서, 나노 의학, 조직 재생 및 약물 전달과 같은 생의학 분야에서 다양한 용도로 사용되어왔다 서로 다른 서열과 구조를 표시합니다. 이 단백질 사이의 분자 규모의 상호 작용을 기반으로 자료를 설계하는 것은 조정 가능한 특성을 가진 새로운 다기능 단백질 합금 생체 물질을 생성하는 데 도움이됩니다. 이러한 합금 재료 시스템은 또한 때문에 체내에서 생분해 성 재료, 생체 적합성 및 tenability 전통적인 합성 중합체에 비해 이점을 제공한다. 이 문서에서는 단백질 합금을 생산하는 방법 계산 방법에 의해 단백질 – 단백질 상호 작용을 예측하는 방법을 포함하여이 주제에 관한 유용한 프로토콜을 제공하기 위해 예를 들어 야생 tussah 실크 (Antheraea의 pernyi) 및 국내 뽕나무 실크 (Bombyx 모리)의 단백질 혼합 사용 솔루션은, 어떻게 열 분석에 의해 합금 시스템을 확인하는 방법과 변수 합금 재료를 제조회절 격자와 광학 재료, 회로 코팅과 전기 재료 및 약물 방출 및 전달을위한 제약 재료 포함. 이러한 방법은 다른 단백질 합금에 기초하여 차세대 다기능 생체 재료 설계에 중요한 정보를 제공 할 수있다.
Introduction
활동은 구조 단백질의 제한된 수를 사용하여 가변 다기능 생물학적 행렬을 생성하기위한 전략을 만들었다. 예를 들어, elastins 및 콜라겐은 항상 특정 조직 1,2에 필요한 조정의 장점과 기능을 제공하기 위해 생체 내에서 함께 사용됩니다. 이 전략의 핵심은 블렌딩이다. 블렌딩 비율은 특정 단백질과의 혼합을 포함하고 가변하고 다양한 특성 3-5 간단한 재료 시스템을 생성하는 기술 접근 방법이다. 합성 공학 전략 6,7과 비교하여, 혼합 재료는 균일 인한 운전 8-16의 용이성 물질을 처리 할 수있는 능력을 향상시킬 수있다. 따라서, 다기능, 생체 단백질 합금 재료를 설계하는 의학 연구의 새로운 영역이다. 이 기술은 세포 및 조직의 기능 VIT 모두에서 천연 단백질 기질의 영향에 대한 체계적인 지식을 제공한다RO 및 생체 10,17한다. 다른 단백질 사이의 분자 인터페이스를 최적화함으로써, 단백질 계 합금 재료는, 예컨대 열 상이한 온도에서의 안정성, 가변 장기에 다양한 조직, 전기적 감도를 지원하는 탄성 및 각막 조직 재생 3 광학 특성 등의 물리적 기능의 범위를 포괄 할 수있다 18-27. 이러한 연구의 결과는 조정 조직 수리 및 질병 치료와 자신의 새로운 치료 및 진단 기능은 3을 구상 할 수있다 생분해 성 임플란트 장치에 더 우위에 직접 관련성 생명 과학 분야에서 새로운 단백질 물질 플랫폼을 제공 할 것입니다.
많은 자연의 구조 단백질은 생체 재료 행렬 후보로 악용 될 수 있습니다 중요한 물리적, 생리 활성 특성을 갖는다. 다른 웜 종 실크, 다른 조직으로부터 머리와 양모, elastins 및 콜라겐에서 케라틴 및각종 식물성 단백질 (도 1) 18-27 가변 단백질 계 재료를 설계에 사용되는 가장 일반적인 구조 단백질의 일부이다. 일반적으로, 이들 단백질은 그들의 독특한 반복적 차 아미노산 서열 3,28-35에 다른 이차 구조의 분자 (예 : 실크, 베타 시트, 또는 케라틴 코일 용 코일)을 형성 할 수있다. 이러한 기능은 생체 고분자 물질의 소중한 자원으로 자신의 유틸리티를 자극 생물 인터페이스에 고유 한 기능을 가진 자기 조립 거시적 구조의 형성을 촉진한다. 여기서, 구조 단백질의 두 종류가 사용되었다 (야생 tussah 실크 예로 들여진 뽕나무 실크 단백질로부터 단백질 B)는 각종 단백질 합금 생체 재료의 제조 일반적인 프로토콜을 설명한다. 증명 프로토콜은 1 부 포함 : 단백질 상호 작용 예측 및 시뮬레이션, 2 부 : 단백질 합금 솔루션의 생산 및 부품 (3) : 단백질 합금의 제조를시스템, 광학, 전기 및 제약 응용 프로그램.
그림은 일반적으로 단백질 기반의 물질을 설계하는 다른 웜 종의 실크를 포함하여 우리의 실험실에서 사용되는 다양한 구조 단백질의 1 원시 자료, 머리와 양모, 다른 조직에서 elastins 및 다양한 식물성 단백질에서 케라틴.
Protocol
Representative Results
Discussion
"합금"단백질 생산 시스템에서 가장 중요한 절차의 하나가 블렌딩 된 단백질의 상용 성을 검증하는 것이다. 그렇지 않으면, 안정된 특성과 동조하지 않고 단지 비혼 화성 혼합물을 단백질 또는 단백질 합성 시스템이다. 실험 열 분석 방법은, 이러한 목적을 위해 사용될 수 있고, 그들의 합금의 특성을 확인하기 위해. 단백질 – 단백질 상호 작용은 플로리 – 허긴의 격자 "용매"(우세한 …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는이 연구의 지원 로완 대학 감사합니다. 터프 츠 대학의 XH도 덕분에 박사 데이비드 L. 카플란 및 이전 기술 교육에 대한 NIH P41 조직 공학 정보 센터 (TERC).
Materials
| Q100 Differential Scanning Calorimeters (DSC) | TA Instruments, New Castle, DE, USA |
N/A | You can use any type of DSC with a software to calculate the heat capacity |
| SS30T Vacuum Sputtering System | T-M Vacuum Products, Inc., Cinnaminson, NJ, USA | N/A | With custom built parts; You can use any type of sputtering system to coat |
| VWR 1415M Vacuum Oven | VWR International, Bridgeport, NJ, USA | N/A | You can use any type of vacuum oven to physically crosslink the samples |
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