多肽自组装及其在生物医学中的应用.doc

多肽自组装及其在生物医学中的应用 ?9O?材料导报A:综述篇2011年1O月(上)第25卷第1O期 多肽自组装及其在生物医学中的应用 陈婷,卢婷利,王韵晴,校月红,李昱辉 (西北工业大学生命学院,空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,西安710072) 摘要多肽自组装广泛存在于自然界中.自组装多肽分子成分简单,生物相容性良好,自组装过程受多方面 因素的影响,在生物医学材料方面具有巨大的应用前号.介绍了多肽分子自组装技术的概念和多肽自组装过程中的 影响因素(氨基酸的组成和序列,温度,pH值,离子强度,多肽浓度,超声波),综述了多肽自组装系统的种类和多肽自 组装技术在创伤修复,药物释放载体以及组织工程支架方面的应用. 关键词自组装多肽载体支架 中图分类号:0629.72;Q516文献标识码:A Self-assemblyPeptideforBiomedicineApplication CHENTing,LUTingli,WANGYunqing,XIAOYuehong,LIYuhui (KeyLaboratoryforSpaceBioscienceamp;Biotechnology,FacultyofLife,NorthwesternPolytechnical University,Xian710072) AbstractPeptideself-assemblyisapopularphenomenoninnature.Peptideisanidealbiomaterialforitsun— complicatedcomponentandexcellentbiocompatibility.Manyfactorsareinvolvedintheprocessofpeptideself-assem— blybyalteringpeptidemacromolecularstructure.Suchpeptide-basedresponsivebiomaterialshaveexcitingprospects inmaterials.Thisreviewarticlefocusesonthebasicprincipleofpeptideself-assemblyandfactors(aminoacidse— quence,temperature,pH,ionicstrength,concentrationofpeptideandultrasonic)incontrollingtheaggregationof self-assemblingpeptides,summarizesseveraltypesofself-assemblingpeptidesystemsanditsapplicationinwoundre— pair,deliverycarriersandscaffoldsoftissueengineering. Keywordsself-assembly,peptide,carrier,scaffolds 0前言 1992年美国麻省理工学院的张曙光偶然从酵母蛋白中 发现了能自组装的离子短肽,该离子短肽是由8～16个氨基 酸构成的自组装体系L1],可作为细胞培养支架材料.与其他 细胞培养支架材料相比,自组装多肽的突出优点是能模拟生 物体内三维基质环境,并具有高纯度,可降解及无免疫反应, 已被成功应用于细胞工程,组织工程,组织修复及药物控制 释放等领域.1995年,该系统首次用于细胞方面研究口],从 此开拓了一个分子自组装技术的新领域,多肽自组装及其应 用成为生物纳米材料领域的研究热点口]. 1多肽自组装 多肽自组装是指在适当条件下氨基酸残基间通过非共 价键相互作用自发组合形成的一类结构明确,构造稳定,具 有某种理化性能的分子聚集体或超分子结构[1. 普遍存在的分子自组装现象可用能量趋于最小化的基 本原理来解释[1. 自组装多肽的稳定结构由以下几种作用力维持[1:①分 子内形成的可逆共价键,如肽键;②配位键,如金属有机复合 物中的锌脂结构;③氢键,氨基与羧基配对;④静电相互作用 (含电荷),如蛋白质分子中的盐桥作用;⑤疏水作用力,如蛋 白质中的疏水核心;⑥范德华力,如n-alkanecrystals,Urea indusioncomplexes. 2多肽自组装系统的种类 根据特征和功能的不同,多肽自组装系统主要有以下3 种..:①分子积木.此类多肽具有性质截然不同的两个 表面,一个亲水面,一个疏水面,它们交替排列,像积木块的 楔和孔一样,代表性的多肽如EAK16(见图1,A区和B区分 别表示带电氨基酸和疏水性氨基酸,位于多肽骨架的对立 面)和RADA16等.其中亲水面由带有不同性质电荷的离 子型氨基酸组成,往复形成互补离子键,这对形成