Mengen is een efficiënte benadering van biomaterialen met een breed scala van eigenschappen en gecombineerde functies te genereren. Door het voorspellen van de moleculaire interacties tussen de verschillende natuurlijke zijde proteïnen, kunnen nieuwe zijde-zijde eiwit legering platforms met instelbare mechanische veerkracht, elektrische reactie, optische transparantie, chemische verwerkbaarheid, biologische afbreekbaarheid, of thermische stabiliteit worden ontworpen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het ontwerpen van Silk-zijde Protein Alloy materialen voor biomedische toepassingen
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Vezeleiwitten scherm verschillende sequenties en structuren die zijn gebruikt voor diverse toepassingen in biomedische gebieden zoals biosensoren, nanogeneesmiddelen, weefselregeneratie en geneesmiddelafgifte. Het ontwerpen van materialen op basis van de moleculaire schaal interacties tussen deze eiwitten zal helpen bij het genereren van nieuwe multifunctionele eiwit lichtmetalen biomaterialen met instelbare eigenschappen. Dergelijke legeringen materiaalsystemen voordelen ten opzichte van traditionele synthetische polymeren geven ook samen met de materialen biologische afbreekbaarheid, biocompatibiliteit en houdbaarheid in het lichaam. Dit artikel gebruikt de proteïne mengsels van wilde tussahzijde (Antheraea pernyi) en binnenlandse moerbei zijde (Bombyx mori) als een voorbeeld om bruikbare protocollen met betrekking tot deze onderwerpen, met inbegrip van hoe je eiwit-eiwit interacties te voorspellen door computationele methoden, hoe eiwitten legering produceren bieden oplossingen, hoe lichtmetalen systemen te verifiëren door middel van thermische analyse, en hoe variabel legering materialen te fabricerenwaaronder optische materialen met diffractie roosters, elektrische materialen met circuits coatings en farmaceutische materialen voor afgifte van geneesmiddel en de levering. Deze werkwijzen kunnen belangrijke informatie voor het ontwerpen van de volgende generatie multifunctionele biomaterialen op basis van verschillende eiwitten legeringen.
Inleiding
De natuur heeft strategieën ontwikkeld om afstembare en multifunctionele biologische matrices met een beperkt aantal structurele eiwitten produceren. Zo worden elastins en collagenen altijd samen in vivo de verstelbare sterke en functies voor specifieke weefsels 1,2 verschaffen. De sleutel tot deze strategie is het mengen. Mengen het mengen eiwitten met specifieke verhoudingen en is een technologische benadering van eenvoudige materiële systemen met instelbare en gevarieerde eigenschappen 3-5 te genereren. In vergelijking met synthetische strategieën 6,7 techniek kan ook mengen materiaal uniformiteit en de mogelijkheid om het....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1 Voorspelling van Protein Interactions
- Bioinfomatics Analyse van eiwitmoleculen
- Bezoek het National Center for Biotechnology Information website (www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/), en zoek het eiwit namen die gebruikt zal worden voor de legering studie. Opmerking: In dit voorbeeld werden twee eiwitten gebruikt: proteïne A, dat de wild tussahzijde fibroin en eiwit B, die de interne moerbei zijdefibroïne. Voor eiwit A, kan het aminozuur sequenties gevonden worden in "fibroin [Antheraea pernyi] GenBank: AAC32606.1" (Antheraea pernyi is de Chinese (Eik) Tussah Mot). Voor eiwit B, kan het aminozuur sequenties gevonden worden in "fibroin zware ke....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Typische eiwit-eiwit interacties (bijvoorbeeld tussen eiwit A en eiwit B) kunnen lading-lading (elektrostatisch) attracties waterstofbinding vorming, hydrofobe-hydrofiele interacties, alsmede dipool, oplosmiddel, tegenion en entropische effecten tussen de specifieke bevatten domeinen van twee eiwitten (figuur 2) 3. Daarom fundamenteel, we kunnen de effecten van deze interacties door computationele simulaties voorspellen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Een van de meest kritische procedures productie "legering" eiwit systeem is de mengbaarheid van het gemengde eiwitten verifiëren. Anders is uitsluitend mengbaar eiwitmengsel of proteïne samengestelde systeem zonder stabiel en afstembare eigenschappen. Een experimentele thermische analyse methode kan worden gebruikt voor dit doel en hun legeringen eigenschappen bevestigen. Eiwit-eiwit interacties kunnen worden bekeken volgens Flory-Huggins's roostermodel 48 interactie tussen het "oplosmiddel.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Geen belangenconflicten verklaard.
Dankbetuigingen
De auteurs danken Rowan University voor de ondersteuning van dit onderzoek. XH ook dankzij Dr David L. Kaplan aan de Tufts University en de NIH P41 Tissue Engineering Resource Center (TERC) voor de voorafgaande technische trainingen.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Q100 Differential Scanning Calorimeters (DSC) | TA Instruments, New Castle, DE, USA | N/A | Je kunt elk type DSC gebruiken met een software om de warmtecapaciteit te berekenen. |
| SS30T Vacuum Sputtering System | T-M Vacuum Products, Inc., Cinnaminson, NJ, USA | N/A | Met op maat gemaakte onderdelen; je kunt elk type sputtering systeem gebruiken om te coaten. |
| VWR 1415M Vacuum Oven | VWR International, Bridgeport, NJ, USA | N/A | Je kunt elk type vacuümoven gebruiken om de monsters fysiek te crosslinken. |
Referenties
- Rosenbloom, J., et al. Extracellular matrix 4: The elastic fiber. FASEB J. 7, 1208-1218 (1993).
- Traub, W., et al. On the molecular structure of collagen. Nature. 221, 914-917 (1969).
- Hu, X., et al.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
