Foto-responsive proteinhydrogeler som middel til kontrolleret frigivelse af stamceller/proteiner

Hydrogels, kendt for deres biomimetiske egenskaber, er de førende materialer til biomedicinske applikationer, såsom medicinlevering og stamcelleterapi. Traditionelle hydrogeler, der består af enten syntetiske polymerer eller naturlige biomolekyler, tjener ofte som passive stilladser for molekylære eller cellulære arter, som gør disse materialer ude af stand til fuldstændig at rekapitulere den dynamiske signalering involveret i biologiske processer, såsom celle/vævsudvikling.

Fotoresponsive hydrogeler er af særlig interesse for materialeforskere, fordi lys betragtes som et ideelt redskab til at kontrollere molekyler eller celleadfærd med høj spatiotemporal præcision og ringe invasivitet. Den største udfordring for videnskabsmanden er, hvordan man effektivt samler disse komplekse globulære proteiner til supramolekylære arkitekturer, samtidig med at deres funktion bevares.

I en nylig undersøgelse, en gruppe forskere fra Hong Kong University of Science and Technology skabte en B12-afhængig lysfølende hydrogel ved kovalent at sy fotoreceptor C-terminale adenosylcobalamin bindende domæne (CarHC) proteiner sammen under milde forhold. Denne direkte samling af stimuli-responsive proteiner til hydrogeler repræsenterer en alsidig løsning til design af "smarte" materialer og åbner enorme muligheder for fremtidig materialebiologi.

Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet PNAS den 6. juni, 2017.

"I vores forskning, vi var i stand til at oprette en helt rekombinant proteinbaseret lysfølsomme hydrogeler ved kovalent at samle CarHC fotoreceptorproteinerne ved hjælp af genetisk kodet SpyTag-SpyCatcher kemi, "sagde Fei Sun, forfatter til papiret og adjunkt ved HKUSTs afdeling for kemisk og biomolekylær teknik. "Den AdoB12-afhængige CarHC tetramerisering har vist sig at være afgørende for dannelsen af ​​en elastisk hydrogel i mørket, som kan gennemgå en hurtig gel-sol-overgang forårsaget af lysinduceret CarHC-demontering. "

"Den resulterende hydrogel sammensat af fysisk selvsamlede CarHC-polymerer udviste en hurtig gel-sol-overgang ved lyseksponering, som muliggjorde let frigivelse/genopretning af 3T3 fibroblaster og humane mesenkymale stamceller (hMSC'er) fra 3D-kulturer og samtidig bevare deres levedygtighed. "Sun tilføjet." I betragtning af den stigende efterspørgsel efter at skabe stimuli-responsive "smarte" hydrogeler, den direkte samling af stimuli-responsive proteiner i hydrogeler repræsenterer en alsidig strategi til design af dynamisk afstembare materialer. "