微流控技术实现自组装丝蛋白胶囊
2017-07-26 09:13:38 来源：微迷 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，科学家们模拟规模很小的蚕茧结构，成功设计出了微观丝胶囊。该胶囊可以作为防护环境，运输天然丝蛋白、抗体或其它精细分子等敏感“货物”。
据麦姆斯咨询报道，科学家们模拟规模很小的蚕茧结构，成功设计出了微观丝胶囊。该胶囊可以作为防护环境，运输天然丝蛋白、抗体或其它精细分子等敏感“货物”。此次研究由以色列魏茨曼科学学院（Weizmann Institute of Science in Israel）、英国剑桥、牛津和谢菲尔德大学，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）组成的国际学术团队合作展开，新研究将有可能带来彩妆、食品和制药行业的大量应用，尤其是体内药物传输领域。研究成果已经发表在最新的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。
人们对蚕和蜘蛛吐出的弹性纤维中天然蛋白的使用一直有一定的局限性，因为这些蛋白一旦被提取出来，就有凝聚在一起的趋势。迄今为止，研究人员一直使用的是化学处理的丝纤维，与天然丝纤维相比具有不同的力学性能，且相对具有惰性。剑桥大学Tuomas P. J. Knowles教授指导的博士后研究员，现已任魏茨曼科学学院材料与界面系新实验室负责人的Ulyana Shimanovich博士，决定找出这些天然丝蛋白在吐丝之前，是什么原因使它们在动物体内不会凝聚在一起。
丝蛋白在将其纺成构建茧的丝线之前，会以液体形式存储于蚕的腺体中。为了模仿将丝蛋白构建成保护胶囊的自然过程，研究人员采用了微流控技术原理——一种处理微米级别流体流动参数控制的技术。它们把直接从蚕腺体中提取出来的蛋白质放置在由硅的衍生聚合物制成的芯片微通道内，使其就像在蚕体内一样，使蛋白分子自组装形成凝胶状材料。这些凝胶形成了微胶囊，而在胶囊内部，剩余的蛋白就像在动物腺体内一样，作为溶液被保护，而不会凝聚。通过控制丝蛋白溶液的粘度和作用其上的力，研究人员得以控制胶囊的形状（圆形或细长形）和尺寸（从300纳米到大于20微米）。在这些人造胶囊内部，天然丝蛋白能够在时间长度不限的条件下保持完好，且不会丢失其属性或功能。
Shimanovich解释道，“制作合成胶囊通常是一个复杂且耗能的过程。相比之下，丝胶囊更易制造，且耗能更少，此外，丝也是可以生物降解的。”
坚韧的丝胶囊能够用于保护敏感分子，如抗体和其它蛋白质，防止它们失去所需的活性。这些丝胶囊可应用于将药物或疫苗完整地输送到靶器官。Shimanovich表示，胶囊或许有助于开发神经退行性疾病的未来疗法，因为这些胶囊可以渗透血脑屏障，或能实现针对这些疾病的新治疗方案。
这款丝胶囊由于其可生物降解而具有多种用途，例如，它们可应用于食品行业，将健康的油粒子融入面包或其它产品中去。能够存储天然丝蛋白的新胶囊还包括一些潜在应用，如开发用于烧伤或美妆使用的皮肤治疗应用，设计应用于组织工程的强弹性纤维材料——如制造并改善生物植入物等。
该项目的整个研究团队包括来自剑桥大学的Simone F. Ruggeri、Erwin De Genst、Thomas Mueller、Teresa P. Barros博士和Christopher M. Dobson教授；来自苏黎世联邦理工学院的Jozef Adamcik博士和Raffaele Mezzenga教授，来自牛津大学的David Porter和Fritz Vollrath，以及来自谢菲尔德大学的Chris Holland博士。
Ulyana Shimanovich博士的研究受到了Benoziyo特设的科学进步基金，“Peter and Patricia Gruber”奖项和Georges Lustgarten的支持。
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