中国海洋大学在新型仿生材料研究领域取得新进展

作者:王翔来源:Sars-Fang中心观海听涛发布时间:2021-09-10点击数:251

本站讯 近期,中国海洋大学海洋生物遗传与育种教育部重点实验室方宗熙-萨斯海洋分子生物学研究中心海洋生物材料团队在新型仿生材料研究领域取得重要新进展,相关成果以“Exploration of sea anemone-inspired high-performance biomaterials with enhanced antioxidant activity”(海葵激发的高性能抗氧化生物材料的探索)为题,于2021年9月在生物材料领域的顶级期刊Bioactive Materials上在线发表。

抗氧化生物材料通过快速、持续地消除过量的活性氧来延缓分子氧化,在肿瘤药物递送、慢性伤口愈合以及药妆等多个领域具有广阔的应用前景。但当前抗氧化材料在生物相容性、生物利用度等方面存在严重问题,因此迫切需要挖掘新型抗氧化生物材料。

潮间带固着生物的粘附界面通常含有抗氧化成分以促进持久粘附。研究团队聚焦海洋固着生物—海葵(Haliplanella luciae),利用多组学技术快速鉴定到1262个粘附蛋白,且通过序列分析锁定了一种富含半胱氨酸的抗氧化组份。通过基因工程和发酵技术,体外重组制备了TSRL蛋白。

图1. 潮间带固着生物利用粘附界面的抗氧化组份促进其持久性粘附。

研究发现该蛋白一方面能够快速组装成Ca2+诱导的湿粘附涂层。涂层在玻璃、塑料和金属上均保持一定的粘附能力,在恶劣环境下振荡48h不脱落,且表现出抗氧化活性和良好的生物相容性;同时高浓度的蛋白可自组装成形态各异的水凝胶,其力学性能优异与目前所报道的丝素蛋白和角蛋白基水凝胶,可以满足脂肪、脑、心肌和骨骼肌等相关软组织的医学应用。

图2. 抗氧化生物材料。A) 涂层形成示意图;B) 水凝胶形成示意图。

体内抗氧化活性评价显示,当水凝胶局部应用于紫外线照射的小鼠皮肤时,可显著减轻小鼠的表皮增生,抑制胶原纤维和弹力纤维的降解,对于维持小鼠在急性氧化环境下的正常皮肤结构具有保护作用。上述结果表明该材料在组织工程和药妆产业具有良好的应用前景。该研究为海洋来源的新型仿生医用材料的发掘及应用提供了新思路。

图3. UVB辐射模型中蛋白水凝胶可有效抵抗氧化应激

以上相关成果除发表了论文外,已申请新材料专利(CN201910645175.0)。论文第一作者为海洋生命学院博士生王露露,通讯作者为中国海洋大学刘伟治教授和苏州大学吕强教授。中国海洋大学海洋生命学院、山东大学、国土自然资源部第一海洋研究所多位老师参与了论文研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和中国博士后科学基金的资助。

通讯员:王翔

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.08.021

编辑:赵奚赟

责任编辑:赵奚赟

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