作者:刁雯蕙 来源: 中国科学报 发布时间:2022-5-25
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中国海洋大学等
制备出不怕“湿”的仿扇贝足丝重组蛋白纤维

 

本报讯(记者刁雯蕙)生物仿生材料一直是材料领域的研究热点和难点。但当前组织修复材料、柔性传感器和可穿戴设备材料在湿环境下存在延伸性差、恢复性差等不足。

中国海洋大学海洋生命学院海洋生物遗传与育种教育部重点实验室方宗熙—萨斯研究中心刘伟治团队与中科院深圳先进技术研究院钟超团队、刘志远团队合作,多年来聚焦在湿环境下具有高延展性的扇贝足丝,通过对扇贝足丝蛋白的研究,首次报道了一种具有高延展性的纤维蛋白材料Sbp5-2,并联合开展了材料组装机制及应用研究。相关成果近日发表于《自然—通讯》。

研究人员首先对扇贝足丝结构和机械性能进行表征,发现其在湿环境下延伸性能可达自身尺寸的3倍长,超过了绝大多数天然生物纤维。研究团队基于多组学技术从足丝纤维部筛选出关键蛋白组分Sbp5-2,并通过体外重组表达该蛋白的重复模块序列,成功制备了仿扇贝足丝的重组蛋白纤维。

该研究表明,重组丝具有扇贝足丝的层级结构和力学性能,具有显著的延展性和自恢复能力。研究人员通过机制研究发现,纤维内部水分子起到增塑作用从而提高纤维的延伸性,二硫键的存在可以显著增强其拉伸强度同时降低其延伸性,钙离子与蛋白的羧基形成配位键,提高了重组蛋白纤维的拉伸强度。

为了探索高延伸性重组蛋白纤维在生物医学领域的应用,研究人员将石墨烯嵌入蛋白纤维中制备出同时具有高延伸性和高导电性能的纤维e-rTRM7。该纤维具有良好的细胞相容性,并且在作为应变传感器和电生理信号传输电极方面具有非常大的应用潜力。

该研究加深了人们对蛋白基海洋生物材料组装分子机制的认识,为未来开发具有自主知识产权的新型海洋生物医用生物材料奠定了基础。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30415-3

《中国科学报》 (2022-05-25 第4版 综合)
 
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