利用天然大分子及其生理机制构建智能生物材料

生物和生命科学领域的研究发展为生物材料的设计和制造提供了新思路和新方法。材料学家能够通过对天然存在的生物分子的结构和功能的认知, 构建智能化的生物材料,以应对医学等领域的不同需求。刀豆球蛋白 (Concanavalin A, Con A)是一种植物凝集素蛋白,可对D-甘露糖/D-葡萄糖或綴合有此类单糖的大分子进行生物识别和结合,且此过程表现出pH依赖性。受此启发,华东理工大学教育部医用生物材料工程研究中心刘昌胜教授、屈雪副教授及其团队成员利用Con A及糖綴合大分子构建了一种能够靶向肿瘤细胞,并在胞内溶酶体生理pH下响应性解离的功能蛋白膜。该项研究采用层层组装技术,以Con A的糖识别功能为驱动力,在载药纳米介孔硅表面组装Con A、糖原以及转铁蛋白的多层膜。利用表层转铁蛋白的肿瘤细胞靶向作用,将药物载体选择性富集于肿瘤细胞内部,同时胞内pH环境可触发多层膜解离,启动药物释放。体外细胞毒性研究表明,相同载药量下,与裸介孔硅相比,组装有该蛋白膜的介孔硅抗肿瘤效果显著提高,同时与对正常细胞的毒性有所降低。

该项研究的重要意义在于将生物学和材料学有机结合,利用生物大分子的生理特性,制备出具有先进功能的新材料,相关论文在线发表在Adv. Funct. Mater.(DOI: 10.1002/adfm.201403636)。

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