纽约布鲁克林，星期三，2021 年 6 月 23 日——由于具有可调节的特性，包含刺激敏感聚合物的水凝胶是最有吸引力的分子支架之一，因为它们的多功能性允许在组织工程、药物输送和其他生物医学领域中应用。
肽和蛋白质作为构建块越来越受欢迎，因为它们可以被刺激自组装成纳米结构，如纳米颗粒或纳米纤维，从而实现凝胶化——形成可以捕获水和小分子的超分子水凝胶。为了制造这种智能生物材料，工程师们正在开发能够对包括热量在内的多种刺激做出反应的系统。尽管热敏水凝胶是被广泛研究和理解的一类蛋白质生物材料，但据报道，在结合刺激响应性(包括 pH 值、光、离子强度、氧化还原以及添加小分子)方面也取得了实质性进展。
纽约大学坦登工程学院的一组研究人员先前报道了使用卷曲螺旋蛋白 Q形成的响应性水凝胶，扩大了他们的研究，以确定 Q 蛋白在不同温度和 pH 条件下的凝胶化。这项名为“刺激响应卷曲螺旋纤维水凝胶的自组装”的研究发表在皇家化学学会期刊Soft Matter 上。
纽约大学朗格健康学院和纽约大学牙科学院的化学和生物分子工程教授Jin Kim Montclare与第一作者 Michael Meleties、博士生导师共同指导了这项研究。学生 Dustin Britton、博士后助理 Priya Katyal 和本科研究助理 Bonnie Lin。
使用透射电子显微镜、流变学和结构分析，他们观察到 Q 自组装并形成纤维基水凝胶，在 pH 7.4 和 pH 10 下表现出较高的临界溶解温度 (UCST) 行为，弹性性能增加。然而，在 pH 6 时，Q形成多分散纳米粒子，它们不会进一步自组装并发生凝胶化。Q 在 pH 值为 6 时的高净正电荷会产生显着的静电排斥，从而防止其凝胶化。这项研究可能会指导对生物相关刺激敏感的新型支架和功能性生物材料的开发
Montclare 解释说，上限临界溶解温度 (UCST) 相行为的特征是当溶液冷却到临界温度以下时会形成水凝胶。
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