利用二价金属离子交联胶原蛋白

《Biomacromolecules》：Cross-linking Collagen Using Divalent Metal Ions

胶原蛋白与二价金属离子（如Mg2?、Ca2?）通过工程化分子环 cucurbit[7]uril 选择性结合芳香族残基形成高效且无毒的交联结构，解决了高价金属离子的毒性及稳定性问题，为开发高性能生物材料提供新途径。

　　

将胶原与高价金属离子（如Cr(III)、Zr(IV)、Fe(III)和Al(III)交联可以显著提升其物理化学性质，从而使基于胶原的材料适用于高级应用。然而，由于担心毒性、氧化还原不稳定性和交联效率低，高价金属离子的使用受到限制。在这里，我们提出了一种概念验证，表明以前认为对胶原交联无效的无毒、稳定的二价金属离子（如M(II)和Ca(II)）实际上可以促进胶原内部的交联反应。这是通过将经过分子工程改造的cucurbit[7]uril选择性地结合到胶原中的芳香残基（Phe/Tyr）上来实现的，从而为M(II)创建了特定的配位位点。所获得的交联效率可与高价金属离子媲美甚至超过后者，体外实验证实了M(II)交联胶原的无毒性。这项研究扩展了能够交联胶原的金属离子种类，解决了高价金属离子所带来的局限性，并有望推动高性能、生物相容性胶原基材料的开发。