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文献导读-光交联甲基丙烯酰化蛋白衍生物的结构分析

2021-09-22

生物化学修饰的蛋白质由于其作为生物材料的广泛应用而引起了人们的广泛关注。例如,化学修饰的明胶衍生物已被广泛探索开发用于组织工程和再生医学应用的水凝胶。在已报道的方法中,用甲基丙烯酸酐(MA)改性明胶是通过光聚合引入官能团和形成水凝胶的一种方便有效的方法。将改性明胶的光活化与软光刻技术相结合,实现了微加工水凝胶的物化。到目前为止,这种明胶衍生物在文献中被称为明胶甲基丙烯酸酯、明胶-甲基丙烯酰胺或明胶-甲基丙烯酰,具有与GelMA相同的缩写。

来自美国的学者研究了基于两种不同蛋白质/肽系统,MA修饰的生物聚合物即 GelMA MeTro 的,并揭示MA与氨基和羟基之间的反应差异,尽管两个官能团共存,但主要的形式是甲基丙烯酸酰胺。考虑到明胶的复杂组成和氨基酸残基上存在不同的官能团,在蛋白质功能化过程中,羟基和氨基都可能与甲基丙烯酸发生反应。这也适用于其他蛋白质的修饰,例如重组人原弹性蛋白,以形成MA修饰的原弹性蛋白(MeTro)。在此,采用分析方法定量测定MA改性明胶和原弹性蛋白中甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酰胺基团的数量,以更好地理解反应机理。通过将两种化学分析与仪器技术相结合,如质子核磁共振(1H NMR)和液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)。结果表明,虽然MA对蛋白质的修饰可导致甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸酯基团的产生,但氨基明显比羟基具有更高的反应活性,MA修饰后大多形成了甲基丙烯酰胺基,因此,建议GelMAMeTro的标准术语应定义为明胶-甲基丙烯酰和甲基丙烯酰取代的原弹性蛋白,分别与文献中广泛使用的缩写保持一致。

文献导读-光交联甲基丙烯酰化蛋白衍生物的结构分析(图1)


文献导读-光交联甲基丙烯酰化蛋白衍生物的结构分析(图2)

文献导读-光交联甲基丙烯酰化蛋白衍生物的结构分析(图3)

目前,东南大学苏州医疗器械研究院自主开发光敏性生物材料GelMA,已建立中试生产线,可提供低、中、高不同取代度的GelMA材料,生产周期短、产能高、材料可重复性优异,并已通过第三方检测机构的生物相容性相关测试。以GelMA为基材开发针对特异性器官三维培养的生物材料,如适用于肿瘤生长的IBMD-GC双网络水凝胶,不同迁移特性的肿瘤微球在该水凝胶中的生长行为与在基质胶“金标准”Matrigel中表现一致。

应用实例:

文献导读-光交联甲基丙烯酰化蛋白衍生物的结构分析(图4)

原文链接:

https://www.researchgate.net/publication/317252178_Structural_analysis_of_photocrosslinkable_methacryloyl-modified_protein_derivatives