一种新型肽锚定方法，通过非共价相互作用将抗体功能化到明胶水凝胶上

《ACS Omega》：A Novel Peptide-Anchoring Method to Functionalize Gelatin Hydrogels with Antibodies via a Noncovalent Interaction

本研究开发了一种新型方法，通过设计多肽标签R9Dec2L3结合静电、疏水及胶原结合相互作用，高效锚定抗体至明胶水凝胶。该方法避免了复杂的化学交联步骤，抗体在血清条件下可稳定保留1周以上，同时保持生物活性。实验表明，该标签显著提高了抗体的吸附效率（22%）和保留率（76%），且在3D纤维状水凝胶中展现出协同激活T细胞的特性，为组织工程和免疫治疗提供了创新策略。

　　本研究围绕抗体与明胶水凝胶的结合技术展开，旨在通过非共价作用实现高效、简便的抗体固定。明胶水凝胶因其良好的生物相容性、生物降解性和安全性，已被广泛应用于生物医学领域，包括组织工程和药物递送系统。然而，传统的交联方法通常需要复杂的多步骤操作，且常常导致抗体结合效率较低。因此，本研究提出了一种新的设计策略，通过引入特定的肽标签，利用电荷相互作用、疏水作用以及胶原蛋白结合能力，实现抗体的高效固定。

设计的肽标签“R9Dec2L3”由多个功能区域组成，包括电荷结合区（R9）、胶原蛋白结合区（Dec）和疏水结合区（L3）。该肽标签通过与明胶水凝胶表面的非共价相互作用，有效锚定抗体分子。实验表明，与未修饰的抗体相比，含有R9Dec2L3标签的抗体在明胶水凝胶上的吸附率和保留率显著提高，尤其在模拟血清条件下的吸附能力持续超过一周。同时，抗体在水凝胶表面保持其生物活性，这一结果为抗体功能化明胶水凝胶提供了新的可能性。

为了验证这种结合方式的有效性，研究者对多种肽标签进行了评估。结果显示，带有R9的肽标签（如R9Dec、R9L3和R9DecL3）在明胶水凝胶上的吸附率明显优于不含R9的标签（如Dec、L3和DecL3）。进一步增加R9、Dec和L3的数量，使得抗体的吸附率和保留率进一步提升。例如，R9Dec2L3的结合效果优于R9DecL3，其吸附率在血清处理后仍保持较高水平，表明其在复杂生物环境中具有较好的稳定性。

在实验过程中，研究者采用了一种简便的化学修饰方法，通过还原和氧化反应将肽标签与抗体结合。具体而言，将抗体进行还原处理，随后与肽标签在氧化条件下结合，最终形成肽修饰抗体。这种方法避免了传统交联过程中对化学试剂的依赖，简化了操作流程，同时保证了抗体的生物活性。实验还发现，部分肽标签在结合过程中可能因疏水性增强而降低溶解性，导致结合效率下降，这为后续优化提供了方向。

为了评估结合后的抗体在明胶水凝胶上的分布情况，研究者使用荧光显微镜观察了不同形式的明胶水凝胶（如非织造布和薄膜）中抗体的结合状态。结果显示，R9Dec2L3修饰的抗体能够稳定地结合在明胶水凝胶表面，且在8天的培养过程中，其保留率仍保持较高水平。这一特性表明，该方法能够有效提高抗体在明胶水凝胶中的稳定性，为长期生物应用提供了保障。

此外，研究者还评估了结合后的抗体是否仍能发挥其功能。通过使用Jurkat/Luc-IL-2报告细胞进行检测，发现含有R9Dec2L3的抗体能够通过与细胞表面的CD3和CD28受体结合，激活细胞并产生显著的信号响应。这表明，该方法不仅提高了抗体的结合效率，还保留了其生物活性，从而为免疫治疗和组织工程领域提供了新的工具。

实验还比较了不同结构的明胶水凝胶（如非织造布和薄膜）对抗体结合的影响。结果显示，3D结构的非织造布比2D结构的薄膜具有更高的抗体结合效率，这可能与3D结构提供的更大接触面积和更复杂的表面特性有关。因此，明胶非织造布作为3D支架材料，更适合用于需要高密度抗体结合的生物医学应用。

在研究过程中，还发现抗体在明胶水凝胶中的结合行为受到多种因素的影响。例如，电荷相互作用在抗体结合中起主导作用，而疏水作用和胶原蛋白结合能力则在一定程度上增强了抗体的保留效果。通过调整肽标签的结构，研究者能够优化抗体在明胶水凝胶上的结合性能，从而满足不同应用场景的需求。

该研究不仅展示了新型肽标签在抗体功能化明胶水凝胶中的应用潜力，还为未来在免疫治疗、组织工程和药物递送等领域提供了新的思路。通过非共价结合的方式，避免了传统交联方法带来的复杂性和低效率问题，同时保留了抗体的生物活性。这一方法的简便性和高效性，使其在临床转化和工业应用中具有广阔前景。未来的研究可以进一步探索该方法在体内的应用效果，以及其在大规模生产中的可行性。