血液蛋白质帮助创建3D纳米纤维脚手架

众所周知，有多种血浆蛋白在伤口愈合过程中起着重要作用。然而，在临床能力中使用这些分子的能力受到限制。虽然现在，德国不来梅大学的研究人员已经使用血液中的血浆蛋白来开发一种制作伤口愈合组织支架的新方法。研究小组的新支架可以与表面连接或分离，用于体外实验室组织研究或直接应用于体内。

“我们使用的蛋白质被称为纤维蛋白原，”不来梅大学生物物理研究所教授兼组长，高级研究员DorotheaBrüggemann博士解释说。“它是一种在血浆中发现的细胞外糖蛋白，通过组装成纤维网络形成临时细胞外基质(ECM)，有助于伤口闭合，在伤口愈合中起主要作用。”

这项新研究的结果最近发表在Biofabrication上，文章名为“ 使用盐诱导的自组装制造3D-纳米纤维纤维蛋白原支架 ”。

由于其通用的分子相互作用，纤维蛋白原通常被加工成水凝胶和纤维支架，用于体外细胞培养和组织工程应用。然而，现有的这种方法 - 例如静电纺丝或纤维蛋白水凝胶的制备 - 使用有机溶剂，高电场或酶活性，其改变纤维蛋白原的分子结构或天然蛋白质功能。

为了解决这个问题，该团队希望了解他们是否可以开发一种简单且可控制的方法来制作三维支架，同时保留纤维蛋白原的特性。

“我们引入了一种新型生物制造技术，通过盐诱导的自组装制备三维纳米纤维纤维蛋白原支架。作者写道，这是我们第一次能够根据需要制作独立或固定的纤维蛋白原支架，通过定制基础材料并在纤维组装后添加固定和清洗程序。“使用扫描电子显微镜，我们观察到不同的缓冲液，包括磷酸盐缓冲盐水和磷酸钠，在裸露和硅烷化的玻璃表面上可重复地产生致密的纤维网络，金和聚苯乙烯在干燥时。原纤维可以与至少2mg ml的纤维蛋白原浓度来诱导-1 在pH7-9的条件下。纤维直径范围为100至300 nm，因此类似于天然纤维蛋白和ECM蛋白纤维。“

“我们第一次能够将纤维蛋白原组装成致密的三维支架而不使用高压，有机溶剂或酶活性，”Brüggemann补充说。“我们的生物制造过程可以通过调整纤维蛋白原和盐浓度以及pH范围来控制。”

支架的尺寸达到厘米范围内的直径和几微米的厚度。对于100至300nm，自组装纤维的直径在天然蛋白质纤维的范围内。

“通过调整盐浓度，我们可以制备纤维蛋白原支架，其整体尺寸在厘米范围内，厚度为3到5 微米，”作者写道。“使用FTIR分析，我们观察到纤维蛋白原纳米纤维的酰胺带与平面纤维蛋白原相比的峰值位移，这表明二级结构的变化。由于原纤维形成仅在干燥时存在盐离子时诱导，我们假设蛋白质分子在各自的缓冲液中局部取向，这与观察到的构象变化相结合，导致单个分子组装成纤维。

研究小组对他们的研究结果感到兴奋，并正在展望潜在的应用，并增加对各种伤口和患者群体的测试。

“这种新型纤维蛋白原纳米纤维在各种生物医学应用中具有巨大潜力，”Brüggemann总结道。“例如，在未来的血液凝固研究中，我们的固定化纤维蛋白原纳米纤维可以为初始药物筛选提供有价值的体外平台。在新型伤口愈合应用中，研究成纤维细胞和角质形成细胞与我们独立的纤维蛋白原支架的相互作用将是非常有趣的。“