研究人员采用合成生物学以及蛋白质工程等手段制备了具有不同电荷特性的力学功能蛋白。通过与脂质体的多重超分子作用调控蛋白的亲疏水特性,以及在有机溶剂作用下的溶胀,实现了该类蛋白复合物的在有机相条件下的拉丝成型,进而成功制备了工程化蛋白有机胶纤维材料。力学测试表明了该类蛋白有机胶纤维的高力学性能,而且拉伸强度、模量和韧性与目前报道的凝胶体系相比具有显著性提高。利用一系列结构表征技术,研究人员系统研究了该类有机胶纤维的内部分子排列和结构,并且揭示了其各向异性以及长程有序结构对力学性能调控的重要性。而且通过在不同时间的研究测试发现,有机溶剂对该类蛋白复合物具有良溶剂的诱导作用,较长时间内可以稳定纤维的内部结构和力学性能。进一步地,借助该类生物有机胶纤维体系的优异的力学特性,进行了对骨间充质干细胞的力学诱导研究。通过共培养技术,实现了成骨干细胞在有机胶纤维表面的有序生长和分化。因此,该项研究对发展新型纤维材料在细胞力学领域应用具有重要意义,而且利用该类蛋白有机凝胶长期力学稳定性对发展其在新一代可穿戴、可植入智能织物构建方面有一定的应用前景。
论文信息:Anisotropic protein organofibers encoded with extraordinary mechanical behaviors for cellular mechanobiology applications, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202009569