机械稳定性自组装肽水凝胶的制备

我的研究探索了肽的功能化，重点关注自组装、生物功能化纤维、水凝胶以及可控分离。本视频描述了ECF-5肽如何响应环境变化而发生自组装，以及肽水凝胶的形成过程。与传统的聚合物水凝胶相比，肽水凝胶具有多样化的生物功能和优异的生物相容性，因而增强了其在生物医学工程和生物材料等领域的应用潜力。

该领域的技术突破主要集中在提升自组装性能和生物功能化，包括使用非天然氨基酸的多肽水凝胶、更快的定点化学修饰方法，以及释放特定生物功能化多肽的技术，从而增强其成药性和生物功能应用。目前的多肽成药方法实验要求高，且缺乏普适性。

采用常规操作和通用区域开发自组装水凝胶的形成方法，将更有助于推动多肽水凝胶的广泛应用。我们以ECF-5多肽为基础，增加了第三阶段，推广了环境响应型钙离子诱导方法。该方法通过调控多肽的表面结构与性质实现水凝胶的形成。

我们正在引入其他具有改进钙离子调控能力的自组装肽设计。为启动用于水凝胶形成的 pH 响应方法，将 5 毫克 ECF-5 肽加入 400 微升去离子水中，并在 40 千赫下超声处理 30 分钟。向肽溶液中加入 40 微升过滤后的 1 摩尔氢氧化钠溶液，并涡旋混合至均匀。继续超声处理 15 分钟，直至溶液完全澄清。

首先，使用适当的缓冲液配制浓度为10毫克/毫升的ECF-5自组装多肽溶液。然后，向制备好的溶液中加入60微升盐酸。混合物涡旋振荡后，在室温下静置超过30分钟，以促进水凝胶的形成。

将混合物超声处理以溶解肽，并在4°C下保存。使用去离子水配制50毫克/毫升的氯化钙溶液。向460微升ECF-5肽溶液中加入40微升氯化钙溶液。

涡旋混匀，室温孵育混合物超过两小时。迅速将一毫升磷酸盐缓冲液加入二甲基亚砜（DMSO）溶解的肽溶液中。充分涡旋混匀，室温孵育。

五分钟后，加入 500 µL PBS，静置 15 分钟，然后弃去上清液，保留底部凝胶。ECF-5 肽表现出类似谷胱甘肽的还原性质以及自组装能力，当浓度超过 1% 时可在数分钟内形成固体凝胶。通过 pH 响应、金属添加或溶剂交换方法制备时，ECF-5 水凝胶表现出半固体特性。首先，采用合适的方法制备肽类水凝胶。

使用双面胶去除一层云母，并用APTES溶液将云母表面粘附，静置五分钟。使用前用纯水彻底冲洗云母表面。将水凝胶稀释并充分混合后，滴加到修饰后的云母表面进行静态吸附。

五分钟后，用纯水冲洗表面并将其干燥。原子力显微镜显示，凝胶表面具有大量多肽纤维，这些纤维形成密集的孔隙以锁住水分，单根纤维则聚集成高度约为3.5纳米的一致性较宽纤维带。