再生醫學新材料「蜘蛛絲-Janus纖維」可吸引細胞並刺激細胞生長
2022/07/27
摘要
蜘蛛絲具有化學和機械穩定性、生物相容性、生物降解性與微生物抗性等特質，其對於再生醫學的應用具有極大潛力，研究人員以此開發出雙面蜘蛛纖維-Janus纖維，該纖維的一側蛋白質序列裡，取代其中一個胺基酸，使其帶正電荷，利於細胞黏附，另一側加上半胱胺酸，使化學反應容易形成，易附著相關因子或其他基質，以作為受損神經或肌肉細胞的生長平台。
示意圖
蜘蛛絲是一種韌度高、穩定且可被生物分解的天然纖維，同時也具備無毒、生物相容性且不易滋生微生物的特性，其對於再生醫學的應用具有極大潛力，科學家將其列為輔助神經細胞生長的候選者。
然而，蜘蛛絲的生成相當繁複且耗時，因此，Bayreuth大學的材料科學家利用多種生物技術優化該天然產物。首先，科學家修飾微生物序列以生產出品質穩定的2種蜘蛛絲纖維，第一種蜘蛛絲的蛋白質序列裡，取代其中一個胺基酸，使電荷轉為正電，對細胞更具吸引力，第二種則加上半胱胺酸，使化學反應容易形成，接者，利用靜電紡絲技術將2種蜘蛛絲並排處裡生成結晶，並將金奈米粒子耦合在蛋白質中，以製造出同一種材料中，含有兩種不同的優化蛋白，該蜘蛛絲不具有水溶性，而具導電性及雙面的特徵，如同羅馬神一般，故將其命名為Janus纖維。
科學家將塗有金奈米粒子的Janus纖維用於刺激肌肉細胞生長，細胞受到電脈衝而產生收縮反應，表示Janus纖維具有一定的功能性，此外，科學家更進一步研究蛋白質修飾，欲使生長因子黏附在蛋白質上，這些不僅可促進細胞黏附在表面，還可以有方向性的使神經細胞快速生長，以作為受損神經或肌肉細胞的生長平台，此研究發表於Angewandte Chemie期刊。【延伸閱讀】- 含有薑黃素的奈米載體可緩解高眼壓引發的視網膜神經節細胞損傷
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