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澳大利亚迪肯大学研发出等级结构丝素纤维

发表时间:2021/4/29

天然蛋白质纤维,如胶原纤维、蚕丝等,具有支撑、稳定和保护细胞、组织和生物体的作用,在生命周期的不同阶段发挥着至关重要的作用。天然丝纤维的形成机理有胶束模型和液晶模型两种。在胶束模型中,蚕丝蛋白分子先形成胶束,失水后自组装成大球状,然后纺成蚕丝纤维。而经典的液晶模型是基于小球状液晶液滴的存在,通过聚结生长,再纺成丝纤维。人工再现天然蛋白纤维的等级结构,对于开发先进纤维材料具有重要意义。然而,在体外再现天然丝纤维的等级结构仍极具挑战性。

近日,澳大利亚迪肯大学利用极低浓度的结晶丝素(SF)溶液,通过仿生自组装,成功地开发了超薄超细的等级结构丝素纤维。与喷丝板纺丝系统不同,圆形旋转诱导纺丝,是一种聚结的SF液滴生长形成支状纤维网络的过程。通过调节自组装的过程参数,可以在微米甚至纳米尺度上产生分支的等级结构超纤维。与天然丝素纤维相比,组装后的丝素纤维具有柔软生物材料的力学特性和较高的生物活性,能显著促进人脐静脉内皮细胞的扩散和生长,有望在生物医学领域获得广泛的应用。该工作以“Bioactive hierarchical silk fibers created by bioinspired self-assembly”为题发表于Nature Communications上。


蚕丝蛋白分子的结晶液滴自组装成为等级结构超纤维的示意图


结晶丝素液滴形貌以及小球的形态、大小和结构


在圆形旋转组装系统中,自组装的等级结构丝素纤维的形态、结构、尺寸和组装机理


自组装丝素纤维的力学特性


自组装等级结构丝素纤维的生物活性


论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-021-22673-4


(来源:高分子科学前沿)