物理科技生物学-PHYICA

纤维蛋白的发现可能会改山崎樱善生物打印、组织工程

化学 2022-06-06 00:02:12

作者是宾夕法尼亚州立大学的杰米·奥贝迪克 水溶液中的胶原蛋白和纤维蛋白原在水的表面形成固体层,破坏了用旋转流变仪进行的流动行为测量

少量添加非离子表面活性剂可防止固体层的形成,从而能够准确估计溶液的流动特性

荣誉:宾夕法尼亚州立大学赫曼特·古达帕蒂 宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员称,胶原蛋白和纤维蛋白原等纤维蛋白在水溶液表面形成一层薄的固体层,类似于温牛奶上形成的“皮肤”,他们认为这一发现可能会导致更有效的生物打印和组织工程

在人体内,纤维蛋白为细胞和组织提供结构支持,并有助于生物力学

胶原蛋白占我们皮肤的80%和肌肉的10%,而纤维蛋白原通过形成水凝胶纤维蛋白来帮助血液凝固

“在组织工程应用中,胶原蛋白和纤维蛋白原蛋白溶液被广泛用作胶原蛋白和纤维蛋白水凝胶的前体,”工程科学和力学研究生赫曼特·古达帕蒂说

“这是因为胶原蛋白和纤维蛋白用作组织工程的结构材料,类似于它们在人体中的作用,它们无毒、可生物降解,并模仿细胞的自然微环境

" 古达帕蒂和他的同事在《软物质》杂志上首次报道,由于蛋白质在空气/水界面聚集,纤维状蛋白质在水的表面形成了一个固体层

这种固体层会干扰溶液流变性的精确测量,而流变性是对流体性质(如流动)的研究

以前,只证明了另一种主要类型的蛋白质,球状蛋白质,在空气/水界面形成这些固体层

准确的流变测量对于成功的生物打印至关重要

粘度的测量对于确定什么样的蛋白质溶液是潜在可印刷的,以及对于检测不同批次的纤维蛋白质之间流动行为的不一致性是重要的

古达帕蒂说:“胶原蛋白和纤维蛋白原是从动物身上提取的,它们的流动行为会随着时间的推移而一批一批地变化。”

这反过来又给生物打印结果的一致性带来了挑战

古达帕蒂说:“准确测量流动行为有助于在生物打印过程中可靠或一致地输送蛋白质溶液。”

“这有助于制造可靠的芯片器官装置和疾病模型等东西

" 精确测量的潜在解决方案是添加表面活性剂,如聚山梨醇酯80,以防止在空气/水界面形成膜

该研究还确定了可能通过喷墨生物打印打印的蛋白质溶液的浓度,并确定了生物打印操作参数

古达帕蒂说,他们的研究中还有其他发现需要进一步调查

这些包括聚集在空气/水界面的纤维蛋白可能从界面释放,以及这些蛋白聚集可能导致溶液中蛋白的进一步积累

进一步的大块聚集可能是胶原纤维排列不良或体外纤维蛋白机械强度差的原因之一

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这是目前组织工程应用面临的挑战

这项工作是在哈茨家族职业发展工程科学和力学副教授易卜拉欣·奥兹博拉特的实验室里完成的,与材料科学和工程以及化学工程教授拉尔夫·科尔比合作完成的

“博士

科尔比对球状蛋白溶液的研究影响了我们的工作,”古达帕蒂说

“例如,在我们的研究开始时,我们意识到纤维蛋白在空气/水界面上的行为可能类似于球状蛋白

"

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