自组装水凝胶的“开/关”可以促进伤口愈合

纽约大学Tandon工程学院的一组研究人员之前曾报道过一种响应性水凝胶，他们研究了它在不同温度和pH条件下的凝胶性。

　　

水凝胶由刺激敏感聚合物组成，由于其可调特性，因此是最具吸引力的分子支架之一，因为其多功能性允许在组织工程、药物传递和其他生物医学领域的应用。

多肽和蛋白质作为构建材料越来越受欢迎，因为它们可以在刺激下自组装成纳米颗粒或纳米纤维等纳米结构，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在内的多种刺激做出反应的系统。尽管热敏水凝胶是一类被广泛研究和理解的蛋白质生物材料，但据报道，在包括pH值、光、离子强度、氧化还原以及添加小分子在内的刺激响应性方面也取得了重大进展。

纽约大学Tandon工程学院的一组研究人员之前曾报道过一种使用螺旋线圈蛋白Q形成的响应性水凝胶，他们扩展了他们的研究，以确定Q蛋白在不同温度和pH条件下的凝胶化。这项名为“Self-assembly of stimuli-responsive coiled-coil fibrous hydrogels”的研究发表在英国皇家化学学会的《Soft Matter》杂志上。

Jin Kim Montclare是纽约大学朗格尼健康学院(NYU Langone Health)和纽约大学牙科学院(NYU College of Dentistry)的化学和生物分子工程教授，与第一作者Michael Meleties、博士生Dustin Britton、博士后助理Priya Katyal和本科研究助理Bonnie Lin共同指导了这项研究。

通过透射电镜、流变学和结构分析，他们观察到Q自组装并形成具有上临界溶液温度(UCST)行为的纤维基水凝胶，在pH 7.4和pH 10时弹性性能增加。然而，在pH值为6时，Q会形成多分散的纳米颗粒，这些纳米颗粒不会进一步自组装并发生凝胶化。在pH值6时，Q的高净正电荷产生显著的静电斥力，阻止其凝胶化。本研究将指导新型支架材料和对生物相关刺激敏感的功能性生物材料的开发

Montclare解释说，上临界溶液温度(UCST)相行为的特征是当溶液冷却到低于临界温度时将形成水凝胶。

她说:“在我们的研究中，由于纤维的物理交联/纠缠，我们的纤维基水凝胶在冷却时形成，当温度升高到临界温度以上时，水凝胶转变回溶液，大多数纤维应该会解缠。

“在我们的研究中,我们研究了这个过程是如何影响博士我们相信高净电荷的蛋白质在pH值6产生静电斥力,防止蛋白质组装成纤维和进一步的水凝胶,在更高的pH值,将会有更少的静电排斥,这种蛋白质可以组装成纤维，然后进行凝胶化。”

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