【科研进展】化学家开发出新型纳米材料，可变性具有生物医学潜力

来源：中国复合材料学会

化学家已经开发出一种纳米材料，它们可以触发以可控的方式改变形状，从平板到管再到板。某杂志发表了纳米材料的描述，该材料是在埃默里大学开发的，具有从控释药物递送到组织工程等一系列生物医学应用的潜力。

这种纳米材料的片状厚度是人发宽度的10,000倍，是由合成胶原蛋白制成的。天然存在的胶原蛋白是人类中最丰富的蛋白质，使这种新材料具有内在的生物相容性。

该发现的资深作者说：“以前没有人制造出具有我们纳米材料可变形特性的胶原蛋白。” “我们可以简单地通过改变其环境中的pH值或酸浓度，将其从薄板转换为试管，再转换回试管。”

胶原蛋白是人体结缔组织（例如软骨，骨骼，肌腱，韧带和皮肤）中的主要结构蛋白。它在血管，肠，肌肉和身体其他部位也很丰富。

取自其他哺乳动物（例如猪）的胶原蛋白有时用于人类伤口愈合和其他医学应用。Conticello的实验室是全世界仅有的几十个致力于开发适用于生物医学和其他复杂技术的合成胶原蛋白的实验室之一。可以以天然胶原蛋白无法控制的方式来控制此类合成的“设计”生物材料。

研究人员说：“早在30年前，就有可能控制胶原蛋白的序列。” “由于晶体学和电子显微镜技术的进步，在过去的15年中，该领域确实获得了发展，这使我们能够更好地分析纳米级结构。”

研究人员说，在Emory开发新的可变形纳米材料是“一次偶然的意外”。“它具有运气和设计元素。”

胶原蛋白由三层螺旋状的纤维组成，它们像三股绳子一样互相缠绕。线束不灵活，像铅笔一样坚硬，并且紧密地排列在一起形成晶体阵列。

Conticello实验室已经使用了十年来开发的胶原片。研究人员解释说：“一张纸是一个大的二维晶体，但是由于肽的包装方式，它就像一束完整的铅笔捆在一起。” “捆中的一半铅笔的笔尖朝上，另一半的橡皮笔端朝上。”

研究人员希望尝试精制胶原蛋白片，以使每一面都局限于一种功能。进一步将铅笔类比，片的一个表面将是所有引线点，而另一个表面将是所有橡皮擦。最终目标是开发一种胶原片，该胶原片可以通过使一个表面与设备兼容，而另一个表面与体内功能蛋白兼容，从而与医疗设备集成在一起。

但是，当研究人员将这些不同类型的表面设计成单个胶原薄片时，他们惊讶地发现它导致薄片像卷轴一样卷曲。然后他们发现形状转变是可逆的-他们可以通过改变溶液的pH值来控制薄片是平坦的还是卷动的。他们还证明了他们可以调整薄片在特定pH值下的形状转变可以通过设计将其控制在分子水平上。

“特别有趣的是，发生过渡的条件是生理条件，” 研究人员说。“这打开了寻找在受控的实验室条件下将治疗剂加载到胶原蛋白管中的方法的潜力。然后，可以调节胶原蛋白管以消除卷曲并释放进入人体细胞pH环境后释放的药物分子。”

文章来源：贤集网

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