论文部分内容阅读
胶原模拟多肽(CMP)是依据胶原的氨基酸序列设计合成,用于模拟天然胶原部分特征结构或生物学活性的多肽。它既可以作为模型分子用于研究胶原的结构和功能,也可以用于生物相容性较好的新型生物材料的设计开发。这为进一步研究胶原及胶原类生物材料提供了一种新的思路。本研究在胶原特征性重复序列Pro-Hyp-Gly(POG)的基础上,设计合成了不同序列和长度的CMP,研究了CMP的三螺旋结构及其热稳定性随序列和长度的变化规律。利用CMP三螺旋结构特性,设计合成含半胱氨酸的CMP,通过偶联功能化多臂PEG组装构建CMP杂化水凝胶体系,通过对水凝胶体系的结构性能、生物降解性和细胞相容性的研究,为进一步用于细胞3D培养的新型多肽仿生水凝胶的构建和研究提供依据。具体研究工作及结果如下：1.CMP三螺旋结构及其热稳定性、细胞相容性研究设计五种包含胶原三螺旋结构的重复序列(POG)n及胶原α2β1整合素识别位点序列GFOGER的不同序列或长度的CMP,采用圆二色谱表征了CMP的三螺旋结构,并通过检测CMP的程序升温变性和程序降温复性过程中圆二色谱的变化,研究了CMP三螺旋结构的热变性过程、解链温度以及复性过程。实验结果显示,五种CMP室温下均以三螺旋结构的形式存在,CMP的三螺旋结构的热稳定性随重复序列(POG)的个数增加而增强；不同于胶原,CMP三螺旋结构的热变性是可逆的,复性过程有明显的“磁滞”现象。采用CCK-8方法检测CMP对L929的细胞毒性,结果显示,CMP均无明显的细胞毒性。2.基于CMP与多臂PEG杂化水凝胶的构建与结构表征设计合成了含半胱氨酸和粘附序列RGD的CMP,与马来酰亚胺化(MAL)的多臂PEG (4-arm或8-arm)偶联,通过形成三螺旋结构作为交联点而组装形成水凝胶。考察不同前体浓度和摩尔比的反应条件下组装成胶的情况,确定成胶条件,采用核磁共振表征成胶产物的接枝情况以考察反应产率,流变仪测试水凝胶的粘弹性和机械强度,通过原子力显微镜、透射电镜和扫描电镜观察水凝胶结构特征。研究结果显示,PEG与CMP偶联反应的产率在80%以上,前体浓度6%,摩尔比1：1为MAL-PEG-CMP水凝胶较好的成胶条件；常温下4-arm MAL-PEG和8-arm MAL-PEG均能与CMP偶联,组装形成稳定水凝胶且两者无明显流变学差别；MAL-PEG-CMP水凝胶体系为多孔网络结构。3.基于CMP与多臂PEG杂化水凝胶的细胞生物学研究采用L929细胞考察了用于构建多肽水凝胶的CMP的细胞毒性和细胞粘附性。研究了MAL-PEG-CMP水凝胶的胶原酶降解特性,利用此杂化水凝胶包被细胞,考察了MAL-PEG-CMP水凝胶的细胞相容性。研究结果显示,CMP无细胞毒性,MAL-PEG-CMP水凝胶能被胶原酶降解,MAL-PEG-CMP水凝胶包被细胞后的3D培养对细胞无明显毒性作用,具有较好的细胞相容性。综上所述,基于CMP三螺旋结构特性构建的MAL-PEG-CMP杂化水凝胶细胞相容性良好,且能被胶原酶降解。有望发展成为一种具有细胞响应性的仿生水凝胶,也为设计以多肽为基础的生物活性材料提供新的研究思路。