化学家发明形状移位纳米材料,具有有趣的生物医学潜力

纳米材料以片状形式

以上荧光显微照片显示出新的纳米材料以片状形式。白色秤棒在主照片中为4微米,在插图照片中为2微米。信用:Conticello实验室

化学家们已经开发出一种纳米材料,它们可以触发到形状转移 - 从平板到管子,再次返回到床单 - 以可控的方式。该美国化学学会杂志公布了纳米材料的描述,该纳米材料在埃默里大学开发,占据了一系列生物医学应用的潜力,从受控释放药物输送到组织工程。

由合成胶原制成,纳米材料的纳米材料比人发的宽度薄于较薄的10,000倍。天然存在的胶原是人类中最丰富的蛋白质,使新材料内在生物相容性。

“先前没有人用我们纳米材料的形状转移性质制造胶原蛋白,”生物分子化学的发现和埃米洛教授的高级作者Vincent Conticelo说。yabovip2021“我们可以通过改变pH或改变pH来将其从床单转换为管,或者集中,在其环境中。“

Emory技术转让办公室申请了纳米材料的临时专利。

管形式纳米材料

荧光显微照片以滚动的形式。白色秤棒在主照片中为4微米,在插图照片中为2微米。信用:Conticello实验室

第一个作者的发现是Andrea Merg,这是一位在加州大学默塞德大学的Conticello实验室的前博士博士,以及Gavin Toupons,他作为埃里河本科的工作,现在在斯坦福的医学院。这项工作是来自瑞士保罗·舒勒研究所的Argonne国家实验室的Emory和科学家之间的合作,以及巴塞尔大学的植物成像和纳米分析中心。

胶原蛋白是身体结缔组织的主要结构蛋白质,如软骨,骨骼,肌腱,韧带和皮肤。它在血管,肠道,肌肉和身体的其他部位也很丰富。

从其他哺乳动物(如猪)中取出的胶原蛋白有时用于人类的伤口愈合和其他医疗应用。Conticello的实验室是世界各地的大约几十个,专注于开发适合于生物医学和其他复杂技术的应用的合成胶原蛋白。这种合成的“设计者”生物材料可以以天然胶原蛋白的方式控制。

纳米材料形成管

电子显微照片提供了新的纳米材料的详细视图。箭头表示在管中形成的层,导致研究人员通过在角落滚动来假设片材形成管。信用:Conticello实验室

“如30年前,它可以控制胶原蛋白序列,”Conticelo说。“由于晶体学和电子显微镜的进展,过去15年来,该领域已经拾取了蒸汽,这使我们能够更好地分析纳米级的结构。”

Conticelo说,埃默里的新形状转移纳米材料的发展是“偶然事故”。“有一个运气的元素和设计的元素。”

胶原蛋白蛋白质由三重纤维的三重螺旋组成,其彼此包裹在一个三链绳索。股线不柔韧,它们如铅笔如僵硬,它们紧紧地包装在晶体阵列中。

Conticello实验室一直在合作它已经开发的胶原蛋白床单。“一张纸是一个大,二维水晶,但由于肽包装的方式,它就像一堆铅笔捆绑在一起一样,”Conticello解释道。“捆绑包中的一半铅笔有他们的导线,另一半有他们的橡皮擦端指向。”

Conticello希望尝试改进胶原蛋白表,以便每一面都限于一个功能。为了进一步拿铅笔类比,片材的一个表面将是所有引线,另一个表面都是橡皮擦。最终目标是开发可以通过使一个表面与器件兼容的表面和与体内的功能蛋白质兼容的表面来形成胶原蛋白的表格。

然而,当研究人员将这些单独类型的表面设计成单个胶原块时,它们感到惊讶地认为它导致纸张像卷轴一样卷曲。然后,它们发现形状转化过渡是可逆的 - 它们可以控制片材是否平坦或通过改变它所在的溶液的pH来控制。他们还证明它们可以调整纸张以特定pH水平的形状转移形状以一种可以通过设计在分子水平控制的方式。

“特别有趣的是,过渡发生的情况是一种生理条件,”Conticelo说。“这使得能够在受控的实验室条件下找到将治疗剂装入胶原管的方法。然后可以调节胶原蛋白管以展开并释放它在进入人细胞的pH环境后含有的药物分子。“

参考文献:“移位肽纳米材料:表面不对称性能使胶原蛋白管和板材的pH依赖性形成和互联网”通过Andrea D. Merg,Gavin Toupons,Eric Van Genderen,Thorsten B. Blum,Xiaobing Zuo,Alisina Bazrafshan,Hew MingHelen Siaw,Arthur Mccanna,R. Brian Dyer,Khalid Salaita,Jan Pieter Abrahams和Vincent P. Conticelo,11月10日,11月10日,美国化学学会
DOI:10.1021 / Jacs.0C08174

emory科学家们为衡量和表征新的纳米材料和共同撰写本文,包括化学教授Brian Dyer和Khalid Salaita;yabovip2021yabovip2021化学研究生Alisina Bazrafshan和Helen Siaw;来自Robert P. Apkarian集成电子显微镜核心的Arthur McCanna。

来自Paul Scherrer Institute的共同作者帮助表征结晶组件的三维结构,进一步分析纳米材料。他们包括Jan Pieter Abrahams,Thorsten Blum和Eric Van Gendenen。来自argonne国家实验室的小平左撇子也作为该项目的一个共同作者。

该工作得到了国家科学基金会,瑞士国家科学基金会和国家卫生研究院的资金支持。

1条评论在“化学家发明厚度纳米材料具有有趣的生物医学潜力”

  1. 您现在正在报告这项技术,但Darpa几十年来了。他们现在可以将纳米进入疫苗,彼此会找到并连接以形成所需的任何东西。想要阻止某人的主动脉......构建一个微型发射器......你想要的东西。只是在说'…..

发表评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。