华南理工大学《自然通讯》,具有优化生物相容性和抗菌活性的生物功能化表面的高通量筛选和合理设计

在临床上,迫切需要一代具有改进生物功能的生物材料。用作生物材料和组织之间的界面是关键,生物功能化的表面被认为是用于生物材料的设计合适的策略。一种方法是表面生物功能化是在生物材料上的肽的显示。肽可以通过物理吸附整合到生物材料表面或共价固定化,以刺激特定的生物活性,包括生物相容性,血液相容性,抗微生物活性,成骨活性,或血管生成活性。此外,一个以上的肽可用于官能的生物材料的相同表面

6月21日,华南理工大学研究人员在Nature Communication期刊发表“High-throughput screening and rational design of biofunctionalized surfaces with optimized biocompatibility and antimicrobial activity”研究论文,设计出一种优化生物相容性和抗菌活性的生物功能化表面的高通量筛选和合理设计方案。


华南理工大学《自然通讯》,具有优化生物相容性和抗菌活性的生物功能化表面的高通量筛选和合理设计

a Ti 衬底用氢氧化钠处理以实现羟基化。b羟基化的 Ti 基材与硅烷-PEG2000-MAL 溶液反应以引入烯烃键。c通过硫醇-烯点击化学,利用“蒸发”和“浸入”技术的组合来构建 AMP 和 RGD 双功能化梯度表面。d研究mBMSCs和金黄色葡萄球菌在 AMP 和 RGD 双功能化梯度表面上的生物学特性,以确定促进细胞粘附和杀菌的最佳区域,从而获得生产优化 AMP 和 RGD 的最佳参数双功能化表面。电子 通过提取的参数设计优化的 AMP 和 RGD 双功能化表面,以实现出色的体外和体内生物相容性和抗菌活性,从而成功抑制 BAI 和骨缺损修复。

华南理工大学《自然通讯》,具有优化生物相容性和抗菌活性的生物功能化表面的高通量筛选和合理设计

a描述 RGD 功能化梯度 Ti 表面制备的示意图。用硅烷-PEG2000-MAL 化学改性的 Ti 基板首先在板的空孔中垂直定向。然后,FITC 标记的硫醇化 RGD 溶液的浓度为m ( m = 0.1、0.5 或 1 μM)以 0.5 mL/h 的速率加入孔中,导致孔中液位升高。通过 MAL 中的双键和 RGD 中的硫醇基团之间的点击反应,RGD 与 Ti 衬底的新浸没部分共轭。240 分钟后,将 Ti 基板从孔中拉出并用乙醇洗涤。因此,Ti 衬底的较低部分将暴露于 RGD 溶液的时间更长,因此会被更多的 RGD 修改,使 RGD 密度垂直向下增加并在 RGD 密度中产生垂直梯度。所得梯度表面表示为 Ti-Grad- m RGD,其中m表示 RGD 溶液的浓度。为方便起见,人为将表面分为十个带,从上到下编号为1-10,带宽为1mm。因此,预计 RGD 密度从波段 1 增加到 10。b Ti-Grad-0.5RGD 的 FITC 荧光图像。十个波段的图像被单独收集并排列成它们最初在 Ti 基板上的样子(n  = 3,比例尺,200 μm)。c Ti-Grad-0.5RGD 各条带的平均荧光强度(MFI)和d RGD 密度(通过荧光法11计算)。在每个波段,我们随机选择三个点来计算 MFI ( n  = 3)。电子Ti-Grad-0.5RGD 上每个波段的 N1s 高分辨率光谱的峰面积,证实了 RGD 密度从波段 1 增加到 10 ( n  = 4)。数据显示为平均值 ± SD 并通过 GraphPad Prism 软件进行分析。

肽被广泛用于表面修饰以开发改进的植入物,例如细胞粘附 RGD 肽和抗菌肽 (AMP)。然而,用两种肽显示其预期活性和达到这种条件的参数来确定优化条件是一项艰巨的挑战。在此,我们开发了一种高通量策略,通过点击反应作为平台制备具有肽密度梯度的钛 (Ti) 表面,以筛选具有所需功能的位置。这些位置对应于优化的分子参数(肽密度/比率)和相关的制备参数(反应时间/反应物浓度)。然后提取这些参数以制备在体外和体内具有所需生物相容性或/和抗菌活性的非梯度单肽和双肽功能化钛表面。我们还证明了这种策略可以扩展到其他材料。在这里,我们展示了高通量通用策略对于功能性生物材料表面的合理设计和制备具有广阔的前景。

文献链接:https://www.nature.com/articles/s41467-021-23954-8

版权声明
出于传播科学信息之目的,部分素材来源于网络,如有侵权请联系我们删除。非原创文章不代表我公众号所持观点,具体信息请参考原文。
科学研究进展
华南理工大学《自然通讯》,具有优化生物相容性和抗菌活性的生物功能化表面的高通量筛选和合理设计
▲扫描上方二维码识别关注
“科学研究进展”,与你分享学术研究最前沿
投稿、加群、合作、转载授权事宜请联系微信IDscience-progress

本篇文章来源于微信公众号: 科学研究进展

文章来源于作者投稿,如若转载,请注明出处: https://www.kxyjjz.com/science/biology/674/

(1)
上一篇 2021年6月21日 下午11:12
下一篇 2021年6月21日 下午11:12

相关推荐

发表评论

登录后才能评论
科学研究进展,与您分享学术研究最前沿