自组装多肽在牙体组织修复中的应用研究进展

自组装多肽具备特定的氨基酸序列和结构,能够在特定条件下激发内部自由能,促使分子自发组装成具有更高物理化学稳定性的纳米结构。这一技术广泛应用在组织工程、抗癌和抗菌领域,并在牙体组织修复中展现出巨大的应用潜力。本文综述了自组装多肽的组装机制、形态及其在牙体组织修复中的应用,探讨了自组装多肽设计的关键点,并总结了该领域面临的挑战和未来的发展方向。

功能性纳米自组装多肽KLPP凝胶修复软骨缺损的实验研究

目的探讨功能性纳米自组装多肽KLPP凝胶对关节软骨缺损的修复作用。方法培养人骨髓间充质干细胞(BMSCs),将BMSCs分为BMSCs-KLD-12组(BMSCs与KLD-12凝胶共培养)和BMSCs-KLPP组(BMSCs与KLPP凝胶共培养),分别行软骨诱导分化培养,MTT法检测细胞的增殖活性。将人软骨组织分为软骨-KLPP组(制作软骨缺损区并填充KLPP凝胶进行培养)、软骨-KLD-12组(制作软骨缺损区并填充KLD-12凝胶进行培养)、软骨组(仅制作软骨缺损区)。Calcein-AM/PI双染法检测BMSCsKLD-12组及BMSCs-KLPP组的细胞毒性。培养49 d后,收集软骨组、软骨-KLD-12组、软骨-KLPP组的软骨组织进行切片,并行阿尔新蓝染色。Western blot法检测各组中Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)、Ⅱ型胶原(Col-Ⅱ)、Ⅹ型胶原(Col-Ⅹ)的表达。结果与BMSCs-KLD-12组比较,BMSCs-KLPP组培养1 d、3 d、7 d的细胞增殖率均明显增加(P<0.05),且Col-Ⅰ、Col-Ⅱ、Col-Ⅹ的相对表达水平明显增加(P<0.05)。Calcein-AM/PI双染色检测表明BMSCs-KLPP组和BMSCs-KLD-12组细胞活性基本一致,KLPP凝胶无细胞毒性。与软骨-KLD-12组比较,软骨-KLPP组软骨修复作用更明显(P<0.05),且Col-Ⅰ、Col-Ⅱ、Col-Ⅹ的相对表达水平更高(P<0.05)。结论功能性纳米自组装多肽KLPP凝胶对关节软骨缺损具有良好的修复作用。

自组装多肽支架材料的研究进展

多肽分子可以利用氢键、疏水性作用、π-π堆积作用等非共价键力自组装形成形态与结构特异的多肽分子聚集体,如分子积木、分子开关、分子涂料及纳米纤维等,由于多肽分子良好的生物相容性和可调控的降解性,自组装多肽在组织工程、药物缓释等方面表现出巨大的应用潜力。本文总体介绍了多肽自组装的几种结构模型及自组装的设计原则,重点叙述了自组装多肽作为组织工程支架材料的研究进展。

自组装多肽纳米纤维水凝胶在细胞三维培养中的应用及特征

背景:自组装多肽类材料因其独特的设计及良好的生物相容性和可降解性在众多三维支架材料中脱颖而出。目的:综述RADA类离子互补型自组装多肽支架材料的结构和功能化设计,从细胞三维培养方面探讨多肽类材料作为细胞载体材料在细胞治疗中的应用前景。方法:由作者通过PubMed、Web of science数据库及CNKI数据库检索有关自组装多肽水凝胶的相关文献,检索词为"self-assembly peptide,tissue engineering;自组装多肽,组织工程",检索文献量总计224篇,纳入包含多肽材料设计、功能化多肽材料、多肽材料用于细胞三维培养方面的研究,最终纳入48篇。结果与结论:从物理结构角度讲,多肽材料可以在生理环境中自组装成具有纳米级纤维和较高孔隙率的水凝胶,最大程度上模拟细胞外基质的结构,保障细胞生存在一个真正的三维环境中。从生物功能角度讲,多肽材料可以根据不同需求复合特异性的生物活性短肽片断,赋予材料一定的细胞特异性,可以促进细胞的黏附、增殖或分化。

促血管内皮细胞生长的功能化自组装多肽框架材料的筛选和制备

背景:功能化多肽框架材料由于良好的生物相容性及生物活性,可以用来促进血管生成的研究。目的:设计并筛选出能够促进内皮细胞血管生成的功能化多肽框架材料。方法:将设计和筛选出的功能多肽片断通过固相合成法复合在自组装多肽RADA16-I的C末端,将RADA16-I与功能化自主装多肽以1:1的比例混合,加入无菌培养板在37℃下孵育过夜以促进其凝胶,通过换培养基调节pH值。在凝胶上对内皮细胞进行2D培养。观察功能化自组装多肽框架材料的圆二色谱、原子力显微镜照像,内皮细胞黏附、增殖情况。结果与结论:功能化自组装多肽框架材料与Matrigel的形貌相似且是均一的纳米纤维材料。其中RAD/KLT和RAD/PRG具有促进内皮细胞黏附及增殖的功能。表明,功能化多肽框架材料RAD/KLT和RAD/PRG具有用于促内皮细胞血管生成的进一步研究的潜力。

MSCs在自组装多肽纳米纤维支架中的三维培养及脂向分化研究

拟采用自组装多肽RADA16水凝胶建立MSCs的三维培养体系,以观察MSCs在RADA16中的黏附、形态及脂向分化情况。将第3代细胞置于RADA16水凝胶中进行三维培养。实验组细胞-材料复合物以脂向诱导液诱导,对照组以DMEM培养液培养,然后进行形态学观察,油红O染色及Westernblot检测。荧光染色显示,绝大多数MSCs在RADA16水凝胶中能存活,且在不同的三维平面上生长。经诱导后,细胞内有大量油红O染色阳性的脂滴聚集,Westernblot分析结果显示有脂肪细胞特异的蛋白PPARγ表达,且表达量随诱导时间的延长而增加。以上结果表明,RADA16水凝胶支架为MSCs的黏附、生长提供良好的三维环境,经定向诱导后支架内的MSCs可向脂肪组织方向分化。

自组装多肽水凝胶支架中MSCs的三维培养及成骨分化

使用一种新型人工设计自组装多肽(RADA16)水凝胶作为三维培养支架评价MSCs成骨分化情况。将人骨髓MSCs培养增殖后接种到水凝胶中,在成骨分化培养液中进一步培养1～3周。荧光染色法观察细胞形态和存活情况;组织学染色检测MSCs ALP活性;半定量RT-PCR分析成骨特异性基因的表达。绝大多数MSCs在水凝胶支架内能够存活,呈纺锤样形态。诱导培养后蛋白和基因表达水平均检测到ALP活性,在14天时达到峰值。骨晚期分化特异性基因BSP也有表达,且表达量随培养时间延长而增多。自组装多肽水凝胶为MSCs的黏附生长及向成骨细胞分化提供良好的三维微环境,有望成为极具吸引力的骨组织工程支架材料。

功能化自组装多肽水凝胶支架促进小鼠骨髓间充质干细胞的粘附、增殖及成骨

目的探讨功能化自组装纳米多肽DGEAmx水凝胶对小鼠骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)的粘附、增殖和成骨分化的影响。方法原子力显微镜观察功能化自组装多肽形成的纳米级结构特征;用倒置显微镜对贴壁细胞拍照计数,对比细胞粘附情况;用CCK-8法检测细胞增殖;激光共聚焦显微镜观察细胞在材料表面形貌;检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性、成骨分化特异性基因Ⅰ型胶原(ICAM-1)和骨钙蛋白(osteocalcin,OCN)的表达来评价成骨效果。结果原子力显微镜观察功能化自组装多肽DGEAmx可以形成纳米纤维网状结构;倒置显微镜对贴壁细胞拍照计数结果显示在30、60、90 min时DGEAmx组对比RADA16-Ⅰ组粘附细胞数差异有统计学意义(P<0.05);CCK-8法检测结果显示在培养第3、5、7天,DGEAmx组MSCs增殖较RADA16-Ⅰ组明显增高(P<0.05);DGEAmx组成骨诱导3、7、14 d后,ALP活性高于RADA16-Ⅰ组(P<0.05);Real-time PCR结果显示成骨诱导3、7、14 d后DGEAmx组较RADA16-Ⅰ组有更高的ICAM-1和OCN的表达(P<0.05)。结论功能化自组装多肽DGEAmx纳米纤维水凝胶支架能促进MSCs粘附、增殖和成骨分化,作为骨组织工程支架材料有良好的应用潜力。

自组装多肽在生物医药领域的研究进展

自组装多肽可利用分子间非共价键作用力自发或触发自组装,形成有序的纳米结构,表现出单个多肽分子或低级分子聚集体所没有的独特特性与功能,近年来该领域已成为分子自组装研究的热点之一。根据自组装是否受外界环境的调控将其分为自发型和触发型两种类型,详细介绍了自组装多肽的分类以及其在生物医药领域中的应用前景,包括作为抗肿瘤药物及抗生素药物;作为药物载体改善药物的性质,实现药物靶向性;以及在细胞培养支架、组织修复、生物医学检测等方面的应用。

自组装多肽纳米纤维支架的结构特点及应用优势

背景:3D自组装肽纳米纤维凝胶支架能很好模拟体内的微环境,提供一种能促进细胞生长、改善细胞功能、具有合理构成细胞外基质的结构模式。目的:综述自组装多肽纳米纤维支架的基础研究及其在神经组织工程中的研究现状。方法:检索2000至2013年PubMed数据库、维普数据库有关自组装多肽纳米纤维支架研究进展的文献,关键词为"自组装多肽,纳米纤维支架,神经组织工程,神经干细胞;self-assembling peptide,nanofiber scaffold,RADA16,Nerve tissue engineering,Neural stem cell"。结果与结论:自组装多肽纳米纤维支架作为新型组织工程支架材料不仅解决了材料与细胞相容性差的问题,而且在维持材料的三维特性、促进细胞活性、模仿细胞外基质等方面均优于其他支架材料,是一种理想的组织工程材料,为神经损伤修复研究提供了新的方法。但自组装多肽领域内仍面临一些挑战,短期的问题包括自组装多肽与新型生物高分子的整合,以及与相对成熟传统移植物的整合;长期问题涉及如何更好地应对体内免疫系统,如何对细胞内的靶点进行治疗,以及如何预测未来高整合支架的发展方向等。

两种新型功能化自组装多肽水凝胶的制备和体外研究

目的研究自组装多肽水凝胶的表征及其生物相容性、促轴突再生的作用。方法本文制备两种分别模拟神经生长因子(NGF)和脑源性神经营养因子(BDNF)的功能化自组装多肽,通过圆二色谱分析、扫描电镜和原子力显微镜观察其表征,并将其用于培养雪旺细胞和PC12细胞。结果扫描电镜结果表明这种纳米纤维水凝胶具有类似细胞外基质的三维网络结构,圆二色谱分析和原子力显微镜结果显示该水凝胶具有典型的β折叠的色谱。体外结果表明雪旺细胞能很好地在多肽水凝胶中生长、铺展,同时PC12细胞能在多肽水凝胶中长出不同长度的轴突。结论自组装多肽水凝胶具有类似细胞外基质的纳米纤维结构,与神经类细胞的生物相容性良好,并且能够促进轴突生长。

原位自组装多肽在肿瘤和细菌感染诊断及治疗中的研究进展

肿瘤和细菌感染严重危害人类健康,因此亟需开发有效的诊疗方法以克服这两类疾病。原位自组装多肽能够特异识别病灶部位某些特异性高表达的物质,靶向性地在病灶部位聚集,并通过自组装形成稳定的纳米结构,从而实现疾病的精确诊断和有效治疗,并降低对正常组织的毒副作用,是一种在疾病诊疗方面应用前景广阔的医用材料。本文就原位自组装多肽在肿瘤和细菌感染的诊断及治疗中的研究进展进行综述。

小鼠前成骨细胞MC3T3-E1在自组装多肽水凝胶支架中的成骨分化

目的研究MC3T3-E1细胞在自组装多肽水凝胶支架上的生长和成骨分化。方法在多肽水凝胶支架RA-DA16上接种MC3T3-E1细胞,荧光染色观察细胞形态和存活情况;组织化学染色检测MC3T3-E1细胞碱性磷酸酶活性以及细胞外钙质沉积;RT-PCR分析成骨特异性基因的表达。结果MC3T3-E1细胞在水凝胶支架RADA16上粘附铺展良好,呈纺锤样形态。诱导培养后支架上的细胞有较高水平的碱性磷酸酶表达和矿化基质沉积。此外,骨分化特异性基因骨桥蛋白和骨涎蛋白也有表达,且表达量随培养时间的延长而增多。结论在自组装水凝胶内MC3T3-E1细胞可向成骨方向分化,并能在凝胶内产生矿化的细胞外基质。

联合细胞膜片和自组装多肽技术构建一种新型BMSCs膜片-RADA16组织工程复合体的研究

目的:联合细胞膜片和自组装多肽技术构建一种新型BMSCs膜片-RADA16组织工程复合体。方法:利用BMSCs膜片包裹自组装多肽RADA16支架材料构建BMSCs膜片-RADA16组织工程复合体。用扫描电镜和激光共聚焦显微镜观察复合体形貌及细胞形态、CCK-8测定细胞增殖情况、RT-PCR技术检测自组装多肽支架对细胞成骨分化相关基因表达的影响。结果:与BMSCs膜片相比,复合体的BMSCs在第3～8天细胞迅速增长,数量超过BMSCs膜片组(P <0. 05); RT-PCR结果显示,复合体的成骨相关基因表达水平高于BMSCs膜片组(P <0. 05)。结论:BMSCs膜片-RADA16组织工程复合体能够促进BMSCs的增殖和成骨分化。

壳聚糖/功能性自组装多肽复合支架的制备及神经再生研究

利用天然生物交联剂京尼平交联壳聚糖(CS)和功能性自组装多肽(F-SAP),经冷冻干燥制备了不同配比的CS/F-SAP复合支架;通过比较复合支架的微观形貌、孔隙率、力学性能和吸水率确定复合支架的最佳配比,并通过研究复合支架对神经干细胞分化的影响探究其对神经再生的作用。结果表明,CS/F-SAP复合支架具有多孔结构;20 mg·mL^-1的CS溶液与10 mg·mL^-1F-SAP溶液最佳体积比为1∶1,该条件下制备的CS/F-SAP复合支架能够促进神经干细胞向神经元方向分化,促进神经再生。

自组装多肽在生物医药领域的研究进展

自组装多肽通过分子间非共价键作用力自组装成各种高度有序的纳米结构,表现出有别于单个小分子或小分子聚集体的独特性能,具有优良的生物相容性和生物降解性,在生物医药领域具有广泛的应用前景。本综述介绍了自组装多肽的概念、设计原则、分析方法,重点对其在药物递送、生物医学检测、组织工程、疫苗工程等方面的研究进行总结及展望。

自组装多肽水凝胶的制备及其在细胞培养上的应用

在生命科学的研究中,多肽自组装是一个相对前沿的领域,而基于多肽的水凝胶又是一种新型的生物材料,具有易于设计合成、制备简单、生物相容性好的特点。本文从多肽分子自身组装及外源分子辅助多肽自组装两个方面系统地总结了自组装多肽水凝胶的制备方法,并对当前多肽水凝胶的应用热点做出了评述,以期对多肽水凝胶未来的研究提供参考。

神经菌毛素-1靶向性自组装多肽的构建及其在急性淋巴细胞性白血病中的应用

目的构建一种具有神经菌毛素-1(Neuropilin-1,NRP-1)靶向性自组装多肽作为载药系统,与柔红霉素自主装成纳米粒。评估其对急性淋巴性白血病细胞增殖和细胞周期的影响。方法自主装多肽序列为EEDEEDEEDRPAKPAR(简写为P16),其中N端EEDEEDEED为带负电的氨基酸序列,可与带正电的柔红霉素(Daunorubicin,DRN)结合,C端RPAKPAR为NRP-1靶向肽序列。自组装后形成的纳米复合物分别用透射电镜、马尔文粒度仪进行表征。共聚焦显微镜与流式细胞术检测纳米复合物的体外NRP-1靶向性。全自动细胞计数仪评估该复合物对人急性淋巴细胞性白血病CCRF-CEM细胞增殖的影响。最后利用流式细胞术评估纳米复合物对CCRF-CEM细胞周期的影响。结果自主装多肽可与柔红霉素自组装成粒径约为100 nm的P16/DRN纳米复合物。高效液相色谱分析P16/DRN纳米复合物中,DRN的浓度为0.83 mmol/ml。共聚焦显微镜提示,P16/DRN纳米复合物具有NRP-1靶向能力。全自动细胞计数仪和流式细胞术结果提示,P16/DRN纳米复合物能显著抑制CCRF-CEM细胞的增殖,促进细胞凋亡。结论构建的Neuropilin-1靶向性自组装多肽可提高柔红霉素对人急性淋巴细胞性白血病CCRF-CEM细胞的化疗效果。

自组装多肽探针在磁共振成像中的应用

磁共振成像(MRI)是一种强大的非侵入式生物医学诊断技术.临床上,MRI需要借助造影剂来提高成像质量,从而提高诊断的准确性.由于具有优越的信号放大能力和生物相容性,自组装多肽探针可负载特定的MRI分子,通过酶促自组装过程实现肿瘤靶向和特异性富集,增强肿瘤病灶区MRI信号,从而进一步提高MRI的准确性和灵敏度.本综述总结了近年来多肽自组装探针在不同MRI模式(1H MRI,19F MRI和双自旋核MRI)下的最新进展,并展望了这类新型探针在MRI领域的应用前景.

自组装多肽在医学领域应用研究进展

在现代医学中,随着材料学和组织工程不断发展,出现了许多新型的生物材料。自组装多肽是一种新型纳米层次的生物材料,可以存在于不同环境中,具有独特结构的医学生物再生材料。根据其理化性质,自组装多肽可随之变化成多种结构,每种结构都有相对应的功能。它不仅可作为细胞及组织再生的支架,还可作为药物靶向治疗的载体减少药物不良反应等,给许多疾病的治疗带来了巨大的前景。文章就自组装多肽的结构特性及在医学领域的应用研究进行综述。