海貽貝中的粘性蛋白如何修復(fù)心臟組織
如果心肌受損，修復(fù)持續(xù)活動(dòng)的器官是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。Empa研究人員正在開(kāi)發(fā)一種新的組織粘合劑，這種粘合劑受大自然的啟發(fā)，能夠修復(fù)肌肉組織中的損傷。它們利用了海洋貽貝附著在任何表面的不可思議的能力。
靈感來(lái)源于大自然：貽貝能輕松抵御狂風(fēng)暴雨。它們用蛋白質(zhì)絲固定在表面。Empa的研究人員正在利用這種特性研制一種用于傷口治療的新型組織膠。圖片來(lái)源：Pixabay
在風(fēng)浪橫掃的海岸，它們堅(jiān)忍地附著在巖石、船只和碼頭上：貽貝。由于有超能力讓蜘蛛人臉色發(fā)白，貽貝的腳緊貼在表面，因?yàn)樗南袤w會(huì)產(chǎn)生細(xì)線(xiàn)，不像蜘蛛絲那樣，細(xì)線(xiàn)在水下保持牢固，但彈性很強(qiáng)。兩種蛋白質(zhì)，mfp-3和特別是含硫的mfp-6，是這種海絲的成分。作為結(jié)構(gòu)蛋白，由于其迷人的力學(xué)性質(zhì)和生物相容性，它們?cè)谏镝t(yī)學(xué)研究中特別有趣。
來(lái)自圣加侖Empa“仿生膜和紡織品”實(shí)驗(yàn)室的研究人員已經(jīng)利用了這些特性。Claudio Toncelli的團(tuán)隊(duì)正在尋找一種生物相容性的組織膠，即使在最具挑戰(zhàn)性的條件下，也能在保持彈性的同時(shí)粘附在跳動(dòng)的心臟上。畢竟，如果心肌組織受損，例如心臟病發(fā)作或先天性疾病，傷口必須能夠愈合，即使肌肉繼續(xù)收縮。
“實(shí)際上，膠原蛋白是傷口膠的合適基礎(chǔ)，傷口膠是一種蛋白質(zhì)，也存在于人體結(jié)締組織和肌腱中，”Toncelli說(shuō)。例如，明膠由交聯(lián)的膠原蛋白組成，對(duì)組織粘合劑非常有吸引力。”明膠的結(jié)構(gòu)已經(jīng)非常接近人類(lèi)結(jié)締組織的一些自然特性，”他補(bǔ)充道。然而，水膠體在體溫下不穩(wěn)定，但會(huì)液化。因此，為了開(kāi)發(fā)出一種能安全連接內(nèi)臟受傷部位的粘合材料，研究人員必須找到一種方法，將其他特性融入明膠中。
挑戰(zhàn)性條件
新的生物聚合物與貽貝蛋白展示了一個(gè)良好的，但強(qiáng)大的微觀結(jié)構(gòu)。掃描電子顯微鏡，放大1000倍。（彩色）
由貽貝蛋白制成的組織粘合劑能夠適應(yīng)復(fù)雜表面的最精細(xì)結(jié)構(gòu)，如心形鑄模的這種印象所示。（彩色）
“貽貝肌肉發(fā)達(dá)的腳會(huì)分泌出很強(qiáng)的粘著線(xiàn)，通過(guò)這些線(xiàn)，貽貝可以粘附在水中的各種表面上，”Toncelli解釋說(shuō)。在這種海絲中，有幾種蛋白質(zhì)相互作用緊密。受大自然處理水下湍流力的解決方案的啟發(fā)，研究人員為明膠生物聚合物配備了類(lèi)似于海絲蛋白mfp-3和mfp-6的功能化學(xué)單元。一旦明膠海絲凝膠與組織接觸，結(jié)構(gòu)蛋白就會(huì)相互交叉連接，確保傷口表面之間的穩(wěn)定連接。
研究人員已經(jīng)研究了這種新型水凝膠在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際粘附性，這些實(shí)驗(yàn)通常被用來(lái)定義所謂爆裂強(qiáng)度的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。”Empa研究人員孔昌偉說(shuō)：“這種組織粘合劑可以抵抗相當(dāng)于人體血壓的壓力。”。科學(xué)家們還能夠在細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中證實(shí)這種新型粘合劑具有優(yōu)異的組織相容性。他們正在努力推進(jìn)“貽貝膠”的臨床應(yīng)用。
原文鏈接：https://www.empa.ch/web/s604/gewebekleber
聲明：本文由 Newfellow 編譯，中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。
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