Inligting

Kan spinnekop-sy gesintetiseer word om vir 3D-drukwerk gebruik te word?

Kan spinnekop-sy gesintetiseer word om vir 3D-drukwerk gebruik te word?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Met die onlangse toename in 3D-drukwerk hoor ek steeds van meer nuwe maniere om die tegnologie te gebruik: sel-3D-drukwerk, vloeibare aluminium of plastiek 3D-drukwerk. Byvoorbeeld, hierdie Ted-praatjie handel oor die druk van 'n menslike nier. Wat my interesseer, is of die huidige tegnologie aangepas kan word om met spinnekop-sy te druk. Die sy het 'n paar wonderlike eienskappe, en blykbaar is daar verskeie soorte sy wat spinnekoppe gebruik.

Ek het hierdie projek gevind: Spiderbot 3D-drukker. Kan spinnekop sy eintlik in groot genoeg hoeveelhede gesintetiseer word om 3D-drukwerk moontlik te maak?


Die "... in groot genoeg hoeveelhede om 3D-drukwerk moontlik te maak?" deel van jou vraag is, dink ek, nog onbekend, maar spinnekop-sy word al lankal in transgeniese bokmelk gesintetiseer, en ek vermoed dat dit nou net 'n kwessie van tyd is voordat die antwoord op jou vraag 'n ongekwalifiseerde "ja."

Sien Macromolecules, 2011, 44 (5), pp 1166-1176, doi:10.1021/ma102291m


Die sintetisering van spinnekopsy blyk te ontwikkel vinnig, maar vir 3D-drukwerk het ons nie net sintetiese spinnekop-sy nodig nie, maar 'n vloeibare vorm wat kan stol sodra dit gedruk is. Ek sou my voorstel dat dit twee of meer vloeistowwe gaan wees wat by die drukkop saammeng en dan met die aangrensende lae bind en stol, soos spinnekopsy-epoksie.


Nee, maar daar is navorsing daaroor

daar is twee metodes om na te kyk. Om spinnekoppe en die korrekte kliere te repliseer is baie moeilik, maar nie onmoontlik nie. Dit is tans 'n fokus van navorsing, want dit sou beide die sy produseer en vorm.

Die ander metode is om sy te gebruik wat gekweek is en dit deur 'n drukproses te trek. Nog nie moontlik nie, maar sal waarskynlik voor die eerste gebeur aangesien dit moontlik minder nuwe prosesse behels. Spinnekopsy kan reeds by drukkermedia gevoeg en gedruk word, maar dit maak net 'n gedeelte van die materiaal uit. Dit kan nog nie op sigself gedruk word nie, dit is wat almal wil hê.


spinnekoppe sy kan nie baie akkuraat gesintetiseer word nie. Koolstof is baie makliker om in 3D-afdrukke te integreer, dit is baie gekommersialiseer, en slegs 1-2 3D-drukkers wat koolstof gebruik, is beskikbaar. Sy is baie meer kompleks:

Hulle verstaan ​​nog steeds nie die struktuur en ryging van die proteïene baie goed nie. mylpale van navorsing demonstreer die tegniese moeilikheid van die taak:

"Solid-State C-13 Nmr van Nephila-Clavipes Dragline Silk vestig struktuur en identiteit van kristallyne streke" 1994

"Die molekulêre struktuur van spinnekop-treklyn-sy: vou en oriëntasie van die proteïenruggraat" 2002

"Molekulêre oriëntasie en twee-komponent aard van die kristallyne fraksie van spinnekop sleeplyn sy" 1996

"Strek van supergekontrakteerde vesels: 'n skakel tussen spin en die veranderlikheid van spinnekop sy" 2005

Spinnekopsy is geweldig kompleks en bevat multiop;e-proteïene wat in spesifieke patrone saamgeweef is om verskillende elastisiteit en sterkte te verkry, en die spinnekoppe het tipies veelvoudige kliere vir verskillende tipes sy, wat baie spesifieke pH-gradiënte en komplekse chemie en fisika gebruik, wat ons kan glad nie ooreenstem nie.

hierdie bladsy gee 'n bietjie inligting oor onlangse industriële vooruitgang: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170109124957.htm dit sê dat jy 1000 proteïenvesels nodig het wat saam gewikkel is om 'n enkele spinnekop se sydraad te maak.

hierdie bladsy gee onlangse vooraf. http://cen.acs.org/articles/92/i9/Spider-Silk-Poised-Commercial-Entry.html Op die oomblik is spinnekop se sy nie kommersieel beskikbaar vir tekstiele of vesels nie, behalwe vir goed wat uit 'n spinnekop geneem word . 'n Spinnekop is nie swaar nie, jy kan nie veel van 'n spinnekop afdruk nie :)

vir die onlangse spinnekop-sy nuus, sien hier:

dit is alles navorsingsnuus vanaf die somer van 2017, nie verkoops- en besigheidsnuus nie. so ... spinnekoppe-sy kan nie met volume en akkuraatheid gesintetiseer word om in enige kommersiële velde mee te ding nie. Om van die proteïene wat in die sy voorkom, te maak, is slegs die kleinste en maklikste deel van die legkaart.


Daar is kommersiële spinnekop-syprojekte:

In Mei 2017 het Kraiglabs spinnekop-symonsters aan 'n Amerikaanse militêre kontrakteur afgelewer:

"Ons is bly om te rapporteer dat ons die eerste monsters van Dragon Silk aan ons Amerikaanse weermagborg afgelewer het vir onafhanklike prestasiebevestiging," het Jon Rice, bedryfshoof van die maatskappy, gesê. "Hierdie monsters is die beginpunt vir wat ons hoop 'n langdurige en diepgaande impak sal wees op beskermende toerusting vir diegene wat toegewy is om ons te beskerm. Die spoed wat ons Indiana-fasiliteit kon verhoog om aan hierdie versoek te voldoen, help om te bevestig dat ons die vermoë het om vinnig 'n topgehalte, kostedoeltreffende vesel aan die weermag en toekomstige kommersiële kliënte te lewer. ”

Bolt Threads het sy eerste Spider Silk-produk by SXSW aangebied:

Bolt Threads, 'n San Francisco-gebaseerde onderneming wat aan die volgende generasie gevorderde materiale werk, onthul 'n beperkte uitgawe gebreide stropdas, gemaak van sy 100% Boltspun-spinnekop-sy. [… ] Meer spesifiek sy span van dosyne wetenskaplikes, ingenieurs, tegnici en ontwerpers, het 'n manier ontwikkel om sy wat in die natuur geskep word noukeurig na te boots deur 'n vesel te vervaardig uit mieliesiroop wat na 'n gisfermentasie gevoer is, wat 'n 80kDa Major Ampullate afskei (sleeplyn) spidroin-proteïen. Sodra die proteïen geoes en tot 'n poeier gesuiwer is, word dit natgespin tot vesels, gedraai tot garings en in die das gebrei.

Verlede jaar het Spiber 'n spinnekop-sy-parka vir die Japannese mark aangekondig:

Die $1 000 "Moon-parka", wat slegs in Japan verkoop word, is 'n goudkleurige baadjie wat dieselfde ontwerp as tipiese North Face-parka's gebruik. Die item word egter gemaak van 'n sintetiese spinnekop wat deur Spiber ontwikkel is, volgens Bloomberg.

Om 'n groot hoeveelheid van die sy te produseer blyk nie 'n sleutelprobleem te wees nie. Aan die ander kant is dit nie duidelik dat die huidige maatskappye 'n produk bied wat jy met 'n 3D-drukker kan gebruik nie.


Toegang opsies

Kry volledige joernaaltoegang vir 1 jaar

Alle pryse is NETTO pryse.
BTW sal later by die betaalpunt bygevoeg word.
Belastingberekening sal tydens afhandeling gefinaliseer word.

Kry tydsbeperkte of volledige artikeltoegang op ReadCube.

Alle pryse is NETTO pryse.


2. Biologiese steiers

2.1. Asellulêre matrikse

'n Groot aantal studies oor steiers vir uretrale rekonstruksie het die gebruik van outoloë bronne aangespreek. Binne hierdie konteks word biologiese materiale gewoonlik verstaan ​​as matrikse afkomstig van urienwegweefsel, die submukosa van die dunderm [18,19], die submukosa van die blaas [20] of bukkale mukosa [21], ens. Asellulêre weefselmatrikse het 'n belangrike posisie in weefselingenieurswese, aangesien hulle die ekstrasellulêre matriks effektief kan naboots [22].

Menslike amniotiese membraan (hAM) en hAM-afgeleide selle beskik oor eienskappe (lae immunogenisiteit, bevordering van epitelisering, anti-inflammatoriese eienskappe, angiogeniese en anti-angiogene eienskappe, antifibrotiese eienskappe, antimikrobiese eienskappe en antikanker eienskappe) wat hulle geskik maak vir regeneratiewe medisyne. Ramuta et al. [23] het die potensiaal van hAM vir gebruik in rekonstruktiewe urologie bevestig. Hulle het egter ook ingelig oor kommer oor sulke gebruik, insluitend die gebrek aan 'n gestandaardiseerde protokol in hAM voorbereiding en berging, heterogeniteit van hAM, en veral hAM se lae meganiese sterkte.

Kollageenkonstrukte is baie gewild in weefselingenieurswese. Sulke konstrukte afgelei van die blaas submukosa (lamina propria) is ook gebruik as substrate vir uretrale herstel, hetsy met of sonder selle [24,25]. Kollageen-gebaseerde matrikse is bioversoenbaar, buigsaam en maklik voorberei in groot hoeveelhede. Dorin et al. [11] het ongesaaide matrikse afkomstig van die varkblaas gebruik in 'n studie waar hulle die maksimum afstand beraam het waaroor natuurlike selle beskadigde weefsel oor so 'n steier kan regenereer. Die steiers is gebuisvormig om 'n 16Fr kateter (buitenste deursnee 5.333 mm) met lengtes van 0.5 tot 3.0 cm. Defekte van 0.5 cm lengte is sonder vernouings herstel, maar by langer lengtes was sellulêre ingroei slegs by die plekke van die anastomose teenwoordig met verhoogde afsetting van kollageen en fibrose in die middel van die ent.

Jia et al. [26] het 'n kollageen-steier ontwikkel wat gemodifiseer is met 'n kollageenbindende vaskulêre endoteelfaktor (VEGF) (wat 'n samesmeltingsproteïen van VEGF is verbind met 'n kollageenbindende domein, ook na verwys as CBD-VEGF) om lang uretrale segmente te vervang (5 cm) in 'n hondemodel. Kollageenmembrane van die grootte 5.0 cm × 3.0 cm × 0.2 cm is tydens die operasie in tabelvorm geplaas deur aaneenlopende hechting met sintetiese absorbeerbare hechting volgens die deursnee van die gasheer uretra. Die CBD-VEGF is in PBS (fosfaatgebufferde soutoplossing) opgelos en die kollageensteier is met hierdie oplossing geweek tot inplanting. By vergelyking van resultate met gemodifiseerde en ongemodifiseerde steiers, het die groep met kollageen-gemodifiseerde steiers beter epiteelvorming, beduidende hervaskularisasie en beter gladdespierregenerasie getoon. Die hoofdoel van hierdie studie was om vas te stel of ongesaaide maar gemodifiseerde steiers van toepassing is vir lang uretrale defek herstel.

Dubbellaag hoë-digtheid kollageen gel buise is voorberei in 'n studie deur Pinnagoda et al. [27]. Kollageenbuise is voorberei uit steriele rotstert tipe I kollageen in minimum noodsaaklike medium en geneutraliseer met NaOH. Die jelstof is in buisvormige vorms gevorm met die verlangde parameters. Na 'n morfologiestudie van hierdie steiers, is die buise in 'n konynmodel ingeplant om 2 cm lange uretrale defekte te herstel. Die regeneratiewe vermoëns van hierdie jelbuise is postoperatief geëvalueer. Die resultate het tydsafhanklike, spontane uretrale en gladdespierweefselregenerasie getoon, maar 20% van die diere het komplikasies (stenose, fistels) ontwikkel. Die betekenis van hierdie studie is dat dit vorige stellings oor die vermoë van ongesaaide steiers om defekte slegs tot 0,5 cm te herstel, uitgedaag het. Boonop maak die dubbellaag-steierwerk dit moontlik om beter chirurgiese hanteringsbuise te heg, sonder dat sintetiese polimere in hul struktuur teenwoordig moet wees.

Larsson et al. [28] voorbereide buisvormige selvrye kollageenmatrikse met verskillende kollageendigtheid en veselverspreiding wat dus 'n gepolariseerde laeveseldigtheid kollageenoorplanting (LD-ent) tot gevolg het. As 'n kontrole het die skrywers ook 'n eenvormige hoë veseldigtheid kollageen-oorplanting (HD-ent) gegenereer. Beide oorplantings is ingeplant om 'n 2𠂜m lange uretrale defek in 'n konynmodel te oorbrug. Volgens die histologiese evaluering het die LD-oorplanting beter gladdespierregenerasie gehad in vergelyking met die HD-oorplanting. Die doel was om te bestudeer hoe die digtheid van kollageenvesels die sukses van die uretrale herstel in vivo beïnvloed. Die skrywers wou spesifiseer dat asellulêre oorplantings met hoë styfheid en digtheid nie effektief is vir weefselherstel nie.

2.2. Selgelaaide matrikse

Orabi et al. [24] het die moontlikheid ondersoek om kollageen-gebaseerde saad steiers te gebruik om lang uretrale segmente in honde te ontwerp, 'n meer klinies relevante diermodel. Outoloë blaasepiteel- en gladdespierselle van manlike honde is op kollageen-gebaseerde buismatrikse (6 cm lank) gesaai. Terwyl uretrale segmente wat met asellulêre steiers vervang is, ineengestort het, het uretrale plaasvervangers met selle normale weefselvorming getoon sonder bewyse van fibrose. Die rede vir die ineenstorting is waarskynlik te wyte aan die onvermoë van die selle van inheemse aangrensende weefsel om verder as die rande te migreer wanneer dit kom by lang uretrale defekte. Daarom blyk dit dat die gebruik van selle-seeded steiers meer belowend is. Rekonstruksie van lang uretrale defekte deur gebruik te maak van kollageenmatrikse was die onderwerp van 'n studie deur El-Tabey et al. [29]. Matrikse is geoes deur blaaseksisie van vroulike honde. Outoloë uroteel- en gladdespierselle is gebruik om 'n sel-gesaaide konstruk te skep om 'n 3 cm lange defek te herstel. Die resultate was nie bevredigend nie, aangesien histopatologiese ondersoeke onvoldoende vaskularisasie aan die lig gebring het en fibrose in die plaasvervangers ontwikkel het. Die uretrale vernouing is waargeneem by alle honde wat by hierdie studie ingesluit is. Die skrywers skryf hierdie verskynsel toe aan 'n oordrewe immuunrespons wat bekend is dat dit in straatmonsterhonde bestaan ​​(dit is vir die dieremodel gekies).

In 'n interessante biomateriaalstudie deur Micol et al. [30] is kollageenbuise gebruik wat gemaak is deur suuroplosbare rotstertkollageen wat met NaOH geneutraliseer is, te giet. Om 'n voldoende sterk steier te verkry, is nylonmaas en sneespapier om die buisvormige hidrogel gedraai, en water is dan onttrek. Beide asellulêre en sel-saaide buisvormige plaasvervangers (2 cm lank) is in konyne ingeplant. Die lengte van die uretrale defek was 1 cm. Die histologie van asellulêre en sel-saaide plaasvervangers het spontane hergroei van urotheel getoon wat volgens die skrywers klinies bruikbaar kan wees as 'n effektiewe behandeling vir aangebore en ander uretrale patologieë. Verder het die skrywers die kort tydsinterval uitgelig waarna die gemanipuleerde plaasvervangers ingeplant is. Die tydperk was 24 uur.

In 'n studie deur Zhu et al. [31], epidermale groeifaktor (EGF) en mitomisien C (MMC) is in 'n buisvormige gelatiensteier gelaai wat voorberei is deur vriesdroog in 'n spesifieke vorm. Die samestelling en vervaardigingsmetodes is ontwerp om tydafhanklike beheerde vrystelling van EGF en MMC te verskaf. Die graad van kruisbinding (genipien gebruik as 'n natuurlike kruisbinder) en steiereienskappe, biodegradasie, en in vitro vrystellingstoetse is geëvalueer. Mitomisien C is in polilaktiede mikrosfere gelaai deur emulsie oplosmiddel verdamping. Syfibroïen is as 'n draer vir EGF gebruik. Toetse vir MMC en EGF vrystelling is uitgevoer met spektrale metodes. Uretrale epiteelselle en uretrale litteken-afgeleide fibroblaste wat van manlike volwasse konyne geoes is, is op gemodifiseerde en ongemodifiseerde steiers gesaai. Die resultaat het getoon dat meganiese eienskappe en degradasie afhang van die tempo van kruisbinding en dat vrystelling van EGF vroeg plaasgevind het terwyl MMC later vrygestel is. Die groei van die uretrale litteken-afgeleide fibroblaste is geïnhibeer.

Sel-gesaaide matrikse is aanbeveel vir uretrale rekonstruksie in 'n studie wat gefokus het op die doeltreffendheid van lang segmentele penis uretrale vervanging met 'n outoloë sel-gesaaide buisvormige kollageen-gebaseerde matriks. Uretrogramme het getoon dat manlike hase wat met sulke plaasvervangers ingeplant is, 'n wye uretrale binnedeursnee behou het sonder vernouings [23]. In 'n ander studie is asellulêre kollageen matrikse gegenereer vanaf allogene konynblaas submukosa. Geïsoleerde outoloë voorhuid epidermale selle van konyne is in vitro uitgebrei en gemerk met 5-broom2’-deoksi-uridien (BrdU). Die gemerkte selle is op buisvormige asellulêre kollageenmatrikse (1.5 cm × 1 cm) gesaai. Oor 'n paar maande is epidermale lae met volop vate in die submukosa gevorm [32].

Steiers met die eienskappe van vormherstel en radiale elastisiteit is voorberei in 'n studie deur Versteegden et al. [33]. Swelling, homogenisering, vriesing en vriesdroging van onoplosbare kollageensuspensies was stappe wat geneem is in die voorbereiding van hierdie buisvormige kollageensteiers. Kollageensuspensies is in 'n polipropileenvorm met 'n gesentreerde staaldoorn gegooi en kompressie en karbodiimied-kruisbinding is toegepas om dun, buisvormige kollageenplate met stervormige lumen te verkry. Na die karakterisering van morfologie en meganiese toetsing, is plaveiselblaaskarsinoomselle later onder statiese toestande op die steiers gesaai, die gesaaide steiers is na 'n dinamiese vloei bioreaktorsisteem oorgeplaas. Die resultate het getoon dat sulke gemanipuleerde plaasvervangers suksesvol elastiekagtige eienskappe vertoon het. Hierdie tipe steier is beskryf as die eerste self-uitbreidbare buisvormige inplanting wat uitsluitlik uit tipe I kollageen bestaan ​​[34].

Syfibroïen (SF) is 'n proteïen en bekende natuurlike biomateriaal wat die potensiaal het vir gebruik in uretra-rekonstruksie. Vorige studies het getoon dat syfibroïen-steiers van 'n waterige sisteem binne 2𠄶 maande heeltemal in vivo afgebreek het [35]. Hierdie lengte van degradasie word as geskik vir uretra-rekonstruksie beskou. Lv et al. [36] het gemodifiseerde syfibroïen/keratienfilms met verbeterde meganiese eienskappe bestudeer wanneer dit met gelatien gemeng is. Hulle het ook die inkorporering van 'n suurstofgenererende stof, kalsiumperoksied, in die gemengde films ondersoek. Hulle rapporteer dat die inkorporering van kalsiumperoksied (CPO) in 'n steier bestaande uit menslike keratien, sy en gelatien lei tot 'n nuwe tipe suurstofgenererende plaasvervanger. Suurstofgenerering vanaf hierdie steiers is ontleed om optimale CPO-konsentrasies te bepaal. Meganiese eienskappe en morfologie van die steiers is ook geëvalueer. Hoë vlakke van vrygestelde suurstof is oor twee weke gehandhaaf. Om sitotoksisiteit en in vivo gedrag te skat, is gladdespierselle van konyne op die steiers gesaai en hierdie sel-gesaaide konstrukte is dan toegepas op 'n konynmodel van ventrale uretrale defek. Die verskynsel van suurstofvrystelling het 'n effense afname in meganiese eienskappe veroorsaak. Maar aan die ander kant is verhoogde selproliferasie waargeneem in vergelyking met ongemodifiseerde steierwerk. Ligte fibrose van uretra is egter steeds in eksperimentele groep opgespoor. Alhoewel Lv’ se studie 'n filmvorm van hierdie steier gebruik het, is buisvorming vir uretra-rekonstruksie moontlik.

Tabel 1 verskaf 'n oorsig van materiale wat gebruik is vir die vervaardiging van buisvormige uretrale weefselvervangers.


Anderkant die sel

Die toutrekkery tussen die doelwitte van bio-ingenieurs om 'n enkele biomolekulêre produk te produseer en vry te stel en seloorlewing manifesteer hom in 'n verskeidenheid algemene uitdagings wat die huidige stand van die kuns beperk (bv. lae produkopbrengste, produktoksisiteit en 'n beperkte chemiese palet van potensiële produkte). Selvrye stelsels kom na vore as 'n nuwe geleentheid om uitgebreide biologiese vermoëns moontlik te maak. Verwysing Silverman, Karim en Jewett 25 Die grondbeginsel is dat presiese, komplekse biomolekulêre transformasies uitgevoer kan word in rusel-lisate sonder intakte selle. Hierdie konsep omseil meganismes wat ontwikkel het om spesie-oorlewing te vergemaklik, omseil beperkings op molekulêre vervoer oor die selwand, en bied 'n beduidende afwyking van tradisionele, selgebaseerde prosesse wat op mikroskopiese sellulêre "reaktore" staatmaak. Twee sleutelareas in gemanipuleerde proteïenmateriale wat onlangs na vore gekom het, sluit in: selvrye proteïensintese van biopolimere wat niekanoniese aminosure bevat en selvrye ribosoomingenieurswese. Vervolgens beskryf ons elkeen op sy beurt.

Die buitengewone sintetiese vermoë van die natuur se proteïenbiosintesestelsel, wat die ribosoom en die gepaardgaande faktore wat vir polimerisasie benodig insluit, het uitgebreide pogings aangedryf om dit in te span vir samelewingsbehoeftes (bv. insulienproduksie). In die natuur word slegs beperkte stelle ribosomale monomere egter gebruik, wat lei tot beperkte stelle biopolimere (d.w.s. proteïene). Die uitbreiding van die natuur se repertorium van ribosomale monomere en polimerisasiechemieë kan nuwe klasse ensieme, terapeutiese middels en materiale met uiteenlopende geneties gekodeerde chemie oplewer. Verwysing Arranz-Gibert, Vanderschuren en Isaacs 26– Verwysing Hammerling, Kruger en Jewett 28 Onlangse pogings om die genetiese kode uit te brei het die natuurlike vertalingsisteem herdoel om meer as 150 nie-kanoniese aminosure (ncAA's) selektief in proteïene in te sluit om 'n golf van opwindende nuwe toepassings in molekulêre beeldvorming, verwysing Cellitti, Jones, Lagpacan, Hao, Zhang, Hu, Brittain, Brinker, Caldwell, Bursulaya, Spraggon, Brock, Ryu, Uno, Schultz en Geierstanger 29 plekspesifieke inkorporering van posttranslasie-modifikasies en hul nabootsings, Verwysing Neumann, Peak-Chew and Chin 30– Verwysing Venkat, Sturges, Stahman, Gregory, Gan en Fan 32 fluoresserende sondes, Verwysing Vázquez, Nitz, Stehn, Yaffe en Imperiali 33– Verwysing Cho, Daniel, Buechler, Litzinger, Maio, Putnam , Kraynov, Sim, Bussell, Javahishvili, Kaphle, Viramontes, Ong, Chu, Gc, Lieu, Knudsen, Castiglioni, Norman, Axelrod, Hoffman, Schultz, DiMarchi en Kimmel 35 medisyne, Reference Axup, Bajjuri, Ritland, Hutchins, Kim, Kazane, Halder, Forsyth, Santidrian, Stafin, Lu, Tran, Seller, Biroc, Szydlik, Pinkstaff, Tian, ​​Sinha, Felding-Habermann, Smider en Schultz 36– Verwysing Katoh, Sengoku, Hirata, Ogata en Suga 39 en geneties gekodeerde materiale. Verwysing Albayrak en Swartz 40– Verwysing Baumann, Nickling, Bartholomae, Buivydas, Kuipers en Budisa 44 Ter ondersteuning van sulke vooruitgang het platformtegnologieë na vore gekom om hoëvlak-uitdrukking van proteïene wat ncAA's bevat, te fasiliteer. Hierdie tegnologieë sluit die ontwikkeling van genomies herkodeerde organismes in waar alle voorkoms van die amber-stopkodon genomies herkodeer is na die oker TAA-stopkodon, wat die verwydering van vrystellingsfaktor 1 (RF1) en volledige hertoewysing van die amberkodon-translasiefunksie vir 'n gedefinieerde moontlikheid moontlik maak. ncAA. Verwysing Lajoie, Rovner, Goodman, Aerni, Haimovich, Kuznetsov, Mercer, Wang, Carr, Mosberg, Rohland, Schultz, Jacobson, Rinehart, Church en Isaacs 45 Dit is betekenisvol omdat dit 'n langdurige kwessie van RF1-kompetisie verlig, wat histories gelei tot swak proteïen uitdrukking opbrengste en ondoeltreffende inkorporering van veelvuldige identiese ncAAs deur amber onderdrukking. In selvrye stelsels het uitdrukkingsplatforms gebaseer op hierdie stamme proteïensintese-opbrengste van tot 2,7 g/L en plekspesifieke inkorporering van tot 40 ncAA's in elastienagtige polipeptiede moontlik gemaak met hoë akkuraatheid (≥ 98%). Verwysing Martin, Des Soye, Kwon, Kay, Davis, Thomas, Majewska, Chen, Marcum, Weiss, Stoddart, Amiram, Ranji Charna, Patel, Isaacs, Kelleher, Hong en Jewett 46, Verwysing Des Soye, Gerbasi, Thomas, Kelleher en Jewett 47 Dit is die suiwerste polimere met soveel plekspesifiek ingevoerde ncAA's wat tot dusver gesintetiseer is. Dit stel die verhoog vir nuwe klasse funksionele materiale, waar die basiese biopolimeerstruktuur met aanhangende dele uitgebrei word om fisiese eienskappe met atoomskaal resolusie te programmeer.

Terwyl plek-spesifieke inkorporering van sulke diverse chemieë in peptiede en proteïene opwindende toepassings vergemaklik het, bly talle klasse nie-kanoniese monomere (bv. ruggraat-verlengde β- en γ-aminosure) swak versoenbaar met die natuurlike translasie-apparaat. Terwyl opwindende nuwe innovasies plaasvind, verwys Reference Katoh, Sengoku, Hirata, Ogata en Suga 39, Reference Lee, Schwieter, Watkins, Kim, Yu, Schwarz, Lim, Coronado, Byrom, Anslyn, Ellington, Moore en Jewett 48– Reference Lee, Schwieter, Watkins, Kim, Yu, Schwarz, Lim, Coronado, Byrom, Anslyn, Ellington, Moore en Jewett 54 veral uitdagende beperking om nie-alfa-NCAA's in te sluit, is die ribosoom, wat ontwikkel het om α−aminosure te polimeriseer. Verwysing Hammerling, Fritz, Yoesep, Kim, Carlson en Jewett 55 Omdat die ribosoom se funksie nodig is vir lewe, beperk sellewensvatbaarheid die ribosomale mutasies wat gemaak kan word. Om hierdie uitdaging die hoof te bied, kom verskeie nuwe pogings na vore om ribosome te bou en te ontwikkel in vitro wat ontkoppel is van sellulêre groei, wat transformerende geleenthede bied om die chemie van die lewe uit te brei. Verwysing Hammerling, Fritz, Yoesep, Kim, Carlson en Jewett 55


In hierdie uitgawe

Hierdie uitgawe van MRS Bulletin verskaf artikels geskryf deur vooraanstaande navorsers in proteïenmateriaalwetenskap. Hierdie bydraes verskaf insigte in die nuutste ontwikkelings wat beide ons begrip van proteïenmateriale in inheemse stelsels bevorder en ons vermoë om proteïeningenieurswese vir materiaalontwikkeling te benut, 'n hupstoot gee. Die artikel deur Shi et al. bespreek hoe proteïene geproduseer word deur ekstraksie van inheemse organismes en rekombinante uitdrukking in gemanipuleerde gashere.56 Die artikel delf dan in die grondbeginsels van hoe proteïen-aminosuurvolgorde die reologiese en meganiese eienskappe van natuurlike en gemanipuleerde proteïene beïnvloed. Daar is onlangs gevind dat proteïene 'n deurslaggewende rol speel in die vloeistof-vloeistoffaseskeiding wat die samestelling van subsellulêre strukture soos die nukleolus veroorsaak. Sun et al. verskaf 'n oorsig van onlangse ontwikkelings om te verstaan ​​hoe vloeistof-vloeistof fase skeiding deur organismes gebruik word om proteïen-gebaseerde materiale saam te stel en hoe hierdie begrip in gemanipuleerde stelsels aangewend kan word.57

In inheemse organismes word baie strukturele proteïene in nanosamestellings langs anorganiese materiale (bv. been en parelmoer) aangetref. In sulke stelsels dien die proteïen nie net as die matriksmateriaal nie, maar dien ook om die samestelling of vorming van die anorganiese versterking te lei. Wang et al. bespreek vooruitgang in die samestelling van proteïene met nanomateriale om hoëprestasie-nanosamestellings te skep.58 Deur verder as strukturele materiale te beweeg, stel baie organismes proteïenmateriale saam met merkwaardige optiese en elektroniese eienskappe (bv. keratien in iriserende voëlvere en elektries geleidende proteïenfilamente in bakteriese biofilms) . Dennis et al. dek hoe natuurlike en bio-geïnspireerde proteïene gebruik kan word om elektroniese en optiese materiale te skep.59 Die resensie deur Iranmanesh et al. dek onlangse vooruitgang in proteïeningenieurswese vir funksionele nanomateriale.60

Die konvergensie van proteïeningenieurswese en materiaalverwerkingsmetodes soos bymiddelvervaardiging het gelei tot 'n stortvloed van vooruitgang in die ingenieurswese van weefsels en organe. Onlangs is hierdie tegnieke ook gebruik om gemanipuleerde lewende materiale te vervaardig, waar mikrobes in 'n biopolimeermatriks ingebed is om materiale te skep met sin en reageer funksionaliteit. Die artikel deur Gona en Meyer hersien die opwindende ontwikkelings in driedimensionele druk van gemanipuleerde proteïene vir lewende materiale.61


Kan spinnekop-sy gesintetiseer word om vir 3D-drukwerk gebruik te word? - Biologie

In vergelyking met ander geleedpotiges is spinnekoppe uniek in hul gebruik van sy dwarsdeur hul leeftyd en die buitengewone meganiese eienskappe van die sydrade wat hulle produseer. Studies oor bol-weef spinnekop-syproteïene het getoon dat syproteïene saamgestel is uit hoogs herhalende streke, gekenmerk deur alanien- en glisienryke eenhede. Ons het vier gedeeltelike cDNA-klone geïsoleer en in volgorde gerangskik wat hoofgeampuleerde spinnekop-sy geen-transkripsies van twee nie-bol-wewers verteenwoordig: drie vir Kukulcania hibernalis en een vir Agelenopsis aperta. Hierdie cDNA-volgordes is met mekaar vergelyk, sowel as met die voorheen gepubliseerde bol-wewer-sy-geenvolgordes. Die resultate dui daarop dat die herhalings wat vir gekonserveerde aminosuurmotiewe soos polyA en polyGA kodeer wat kenmerkend is van sommige bol-weef spinnekoppe ook gevind word in sommige van die cDNA's wat in hierdie studie gerapporteer is. Ons het egter ook ander motiewe soos polyGS en polyGV in die cDNA-volgordes van die twee nie-bol-weefde spinnekoppe gevind. Die aminosuursamestelling van die syklier-ekstrakte toon dat alanien en glisien die hoofkomponente van die sy van hierdie twee nie-bol-wewers is, soos die geval is in bol-wewer-sy. Volgorde-belyning toon dat A. aperta se cDNA 'n C-terminale enkoderingsgebied vertoon wat ongeveer 44% soortgelyk is aan die een teenwoordig in N. clavipes se MaSp1 cDNA. Daarbenewens, soos voorheen waargeneem vir spinnekop-sy-volgordes, toon die ontleding van die kodongebruik vir hierdie vier cDNA's 'n vooroordeel vir A of T in die wankelbasisposisie.

'N DEKODEREERDER KMR-studie van ruggraat-oriëntasie in Nephila clavipes Dragline Silk onder wisselende spanning en trektempo

Deur gebruik te maak van DEKODER (rigtinguitruiling met korrelasie vir oriëntasieverspreiding-evaluering en rekonstruksie) KMR, ondersoek ons ​​die oriëntasies van karbonielkoolstowwe in [1-13C]glisien-gemerkte sleeplyn-sy onder toestande van wisselende spanning en veseltrektempo. 'n Modelspesifieke rekonstruksie van die molekulêre oriëntasieverspreiding wat β-velle en poliglisien II-helikse insluit, dui aan dat die strukture se belyning langs die vesel beskryf kan word deur 'n paar Gaussiese verdelings met volle breedte by halfmaksima van 20 en 68° en ~45 en ~55% relatiewe bydraes tot die seinintensiteit. Daar is gevind dat die belyning langs die vesel aansienlik verander wanneer die trekspanning op die vesel verslap is in 'n monster wat teen 4 cm/s getrek is, terwyl min verandering waargeneem is in 'n monster wat teen 2 cm/s getrek is. Daar is gevind dat die graad van belyning langs die vesel toeneem met veseltrektempo.

Konstruksie van syveselkern in Lepidoptera

Die vorming en eienskappe van lepidoptera-syvesels hang af van aminosuurherhalings in die hoofproteïen, swaarkettingfibroien (H-fibroin). In H-fibroïen van die "bombycoid" tipe maak aaneenskakelings van alanien of van die GAGAGS kristallyne motiewe (1ste vlak herhalings) en aangrensende reekse wat periodisiteit breek, 2de vlak herhalings. Twee tot ses sulke herhalings bestaan ​​uit 'n 3de-vlaksamestelling, en 12 samestellings, gekoppel deur 'n amorfe volgorde, vorm die herhalende H-fibroin-gebied. Heterogeniteit in die herhalingslengte en interkalasie van amorfe streke voorkom oormatige kristallisasie. In die "piraloïede" H-fibroins is iterasies van eenvoudige motiewe afwesig en samestellings van verskeie komplekse motiewe vorm hoogs gereelde herhalings wat georganiseer is in ongeveer 12 hoogste orde herhalings sonder spesifieke spasieerders. Herhaalde homogeniteit blyk deurslaggewend te wees vir die belyning en interaksie van die disjunkte motiewe wat presies geregistreer moet word om kristalliete te vorm. herhaalde heterogeniteit word geassosieer met verminderde veselsterkte. Beide H-fibroientipes is tipies hidrofobies, en hul afskeiding vereis disulfiedkoppeling aan ligte kettingfibroien en deelname van 'n ander proteïen, P25. Hierdie hulpproteïene is afwesig in saturniidmotte met amfifiliese H-fibroïne herhalings. Die seleksie by nukleïensuur- en proteïenvlakke en die beskikbaarheid van voedingstowwe speel 'n rol in H-fibroien-evolusie.

Superkontraksie spanning in spinnerakke

Sy geproduseer uit die groot ampullaat (MA) klier superkontraksies wanneer dit nat is, en in hierdie vraestel ondersoek ons ​​die gevolge van hoë humiditeit en van die bykomende lading waterdruppels wat kondenseer uit versadigde lug op die meganiese integriteit van die spinnekoppe se bolweb. Ons het die ontwikkeling van die superkontraksiespanning (σsc) met tyd gemeet toe vaste lengtes MA-sy van Nephila clavipes en Argiope aurantia aan toenemende humiditeit blootgestel is. Superkontraksie het spannings van ongeveer 50 MPa gegenereer, en uitbreiding van hierdie monsters na spannings tussen 150 en 1100 MPa toon 'n tydafhanklike verslapping oor 1000 s tot ongeveer 75% van die aanvanklike spanning, maar toon geen aanduiding van mislukking nie. Ons kom tot die gevolgtrekking dat superkontraksie spanning in webbe kan handhaaf en nie die vermoë van die web beperk om ladings te ondersteun wat die superkontraksiespanning oorskry nie.

Strukture van Bombyx mori en Samia cynthia ricini Syfibroïne bestudeer met vaste-toestand KMR

Daar is baie soorte sy wat deur sywurms en spinnekoppe gespin is, wat geskik is om die struktuur-eienskapsverwantskap vir molekulêre ontwerp van vesels met hoë sterkte en hoë elastisiteit te bestudeer. In hierdie oorsig fokus ons hoofsaaklik op die strukturele bepaling van twee bekende syfibroïenproteïene wat onderskeidelik van die mak sywurm, Bombyx mori, en die wilde sywurm, Samia cynthia ricini, afkomstig is. Die strukture van B. mori syfibroïen voor en na spin is bepaal deur gebruik te maak van 'n toepaslike model peptied, (AG)15, met verskeie vastestof KMR metodes 13C tweedimensionele spin-diffusie soliede toestand KMR en rotasie eggo dubbelresonansie ( REDOR) KMR-tegnieke saam met die kwantitatiewe gebruik van die konformasie-afhanklike 13C CP/MAS chemiese verskuiwings. Die struktuur van S. c. ricini-syfibroïen voor spin is ook bepaal deur gebruik te maak van 'n modelpeptied, GGAGGGYGGDGG(A)12GGAGDGYGAG, wat 'n tipiese herhaalde volgorde van die syfibroïen is, met die vastestof-KMR-metodes. Die oorgang van die struktuur van B. mori-syfibroïen voor spin na die struktuur na spin is bestudeer met molekulêre dinamika-berekening deur verskeie eksterne kragte wat op die syfibroïen in die sywurm toegepas word in ag te neem.

Molekulêre en Meganiese Eienskappe van Major Ampullate Silk van die Black Widow Spin, Latrodectus hesperus

Molekulêre en materiaal eienskappe van groot geampulleerde sy is bestudeer vir die spinnerak-bouende swart weduwee-spinnekop Latrodectus hesperus. Materiaal eienskappe is gemeet deur die sy te rek tot breek. Die sterkte was 1.0 ± 0.2 GPa, en die rekbaarheid was 34 ± 8%. Die sekondêre struktuur van die hoof geampuleerde syproteïen is bestudeer met behulp van koolstof-13 KMR-spektroskopie. Alanien ondergaan 'n oorgang van 'n opgerolde struktuur in voorafgespinde sy na 'n beta-velstruktuur in nagespinde sy. Ons het ook twee afsonderlike cDNA's geïsoleer (albei ongeveer 500 bp) wat kodeer vir proteïene soortgelyk aan hoofampuleerde spidroin 1 en 2 (MaSp1 en MaSp2). Die MaSp1-agtige sy bevat polialanienlopies van 5−10 residue sowel as GA- en GGX-motiewe. Die MaSp2-agtige sy bevat polialanienlopies van verskillende lengtes sowel as GPG(X)n-motiewe. L. hesperus major ampullate sy is meer soos major ampullate sy van ander spesies as ander L. hesperus sy.

X-straalbewyse vir 'n "super"-sekondêre struktuur in syvesels

X-straalstudies op ontgomde B. mori-syvesels en op hidrogels wat onder 'n verskeidenheid toestande voorberei is, toon matige klein hoekrefleksies. Hierdie refleksies is dikwels hoogs georiënteerd en is gekorreleer met sy II rooster refleksies. 'n Bobou kan hierdie kenmerke verduidelik. Syfibroïen hidrogels is gemonitor soos dit gedroog het om die sy II-struktuur te vorm. Die sy II wye hoek en matig klein hoek patrone verkry uit gedroogde hidrogels en sy vesels is identies. Die "superstruktuur" refleksies teen 'n matige klein hoek (3−7 nm) was eerste om te verskyn, gevolg deur die "tussenblad" spasiëring, en dan die res van die sy II wye hoek verstrooiingspatroon. Dus, enige bobou wat veronderstel word vir die hidrogels (en vir Silk II in vesels) moet beide stabiel wees in 'n hoogs gehidreerde omgewing en moet omgeskakel word na sy II met min grootskaalse diffusie. 'n Gevoude struktuur, soortgelyk aan amiloïede en kruis-β-velle maar met baie langer β-string stingels, word voorgestel vir sy II in vesels.

Spinnekop-syproteïenhervou word beheer deur pH te verander

Spidroins, die belangrikste syproteïene wat die spinnekop se sleeplyn-sy uitmaak, ontstaan ​​in twee afsonderlike weefsellae (A en B) in die spinnekop se hoof-ampulasieklier. Vorming van die komplekse draad van spidroins vind plaas in die lumen van die kanaal wat aan die klier gekoppel is. Met behulp van pH-sensitiewe mikro-elektrode probes, het ons getoon dat die spidroins wat deur die klier en buis beweeg 'n monotoniese afname in pH van 7.2 tot 6.3 ervaar. Daarbenewens het sirkelvormige dichroïsme spektroskopie van materiaal wat uit die klier onttrek is, 'n strukturele hervou getoon wat gepaard gaan met posisie in die klier en na-ekstraksie veranderinge in pH. Ons demonstreer dat die verlaging van die pH in vitro 'n dramatiese konformasieverandering in die proteïen vanaf die A-sone veroorsaak, wat dit onomkeerbaar van 'n spoel na 'n oorwegend β-velstruktuur omskakel. Verder het aminosuurontledings aangedui dat daar ten minste twee afsonderlike, hoewel soortgelyke, proteïene in die A- en B-sones afgeskei word, wat 'n potensiële faktor in die progressiewe versuring sowel as 'n pH-sensitiwiteit van die vou van spinnekoppe in die klier voorstel. Ons verskaf dus vir die eerste keer 'n kwantitatiewe kaart van die pH-waarde en posisie wat gekorreleer is met molekulêre strukturele vou in die syklier wat die deurslaggewende rol kenmerk wat pH in spinnekop-sy-vorming speel.

Biomateriaal Films van Bombyx Mori Sy fibroin met poli(etileenoksied)
  • Hyoung-Joon Jin,
  • Jaehyung Park,
  • Regina Valluzzi,
  • Peggy Cebe, en
  • David L. Kaplan

Faseskeiding in beheerbare patroonmikrostrukture is waargeneem vir Bombyx mori-sywurm-sy en poli(etileenoksied) (PEO) (900 000 g/mol) mengsels wat uit oplossing gegiet is. Die evolusie van die mikrostrukture met toenemende PEO-volumefraksie is opvallend soortgelyk aan die progressie van fases en mikrostrukture wat met oppervlakaktiewe middels waargeneem word. Die chemies-gepatroonde materiale wat verkry word, verskaf manipuleerbare biomateriaaloppervlaktes met voorspelbare mikroskaal kenmerke wat gebruik kan word om topografies patroon of chemies gefunksionaliseerde biomateriale te skep. Oplossingsmenging is gebruik om wateroplosbare PEO in sy te inkorporeer om elastisiteit en hidrofilisiteit te verbeter. Die groottes van die globule fibroïenfase het gewissel van 2.1 ± 0.5 tot 18.2 ± 2.1 μm afhangende van die verhouding van sy/PEO. Optiese mikroskopie en SEM-analise het die mikro-fase skeiding tussen PEO en sy bevestig. Oppervlak-eienskappe is bepaal deur XPS en kontakhoek. Metanol kan gebruik word om die konformasie-oorgang van syfibroïen na die onoplosbare β-vel toestand te beheer. Vervolgens kan die PEO maklik met water uit die films onttrek word om symatrikse met definieerbare porositeit en verbeterde oppervlakruwheid te genereer. Hierdie versnitfilms wat uit twee bioversoenbare polimere gevorm word, verskaf potensiële nuwe biomateriale vir weefselingenieurswese-steierwerk.

Poreuse 3-D-steierwerk van geregenereerde syfibroïne

Drie vervaardigingstegnieke, vriesdroging, soutloging en gasskuim, is gebruik om poreuse driedimensionele sy-biomateriaalmatrikse te vorm. Matrikse is gekarakteriseer vir morfologiese en funksionele eienskappe wat verband hou met verwerkingsmetode en toestande.Die porositeit van die sout-uitgeloogde steiers het gewissel tussen 84 en 98% met 'n druksterkte tot 175 ± 3 KPa, en die gasgeskuimde steiers het porositeite van 87−97% en druksterkte tot 280 ± 4 KPa gehad. Die gevriesdroogde steiers is by verskillende vriestemperature (−80 en -20 °C) voorberei en daarna met verskillende konsentrasies (15 en 25%) en hidrofilisiteit alkohole behandel. Die porositeit van hierdie steiers was tot 99%, en die maksimum druksterkte was 30 ± 2 KPa. Veranderinge in sy fibroïenstruktuur tydens verwerking om die 3D-matrikse te vorm, is deur FT-IR en XrD bepaal. Die soutgeloog- en gasskuimtegnieke het steiers vervaardig met 'n nuttige kombinasie van hoë druksterkte, onderling verbind porieë en porieë groter as 100 mikron in deursnee. Die resultate dui daarop dat sy-gebaseerde 3D-matrikse gevorm kan word vir bruikbaarheid in biomateriaaltoepassings.

Gevolge van Geforseerde Silking

Die geforseerde sy van 'n spinnekop om major ampullate (MA) sy vir eksperimente te verkry, is 'n standaardpraktyk, maar hierdie metode kan diepgaande uitwerking op die gevolglike sy se eienskappe hê. Eksperimente is uitgevoer om die grootte van die verskil in die kragte wat nodig is om sy uit die MA-klier te trek tussen ongebreidelde spinnekoppe wat op hul sleeplyne neerdaal en vasgehoue ​​spinnekoppe te bepaal waaruit MA-sy met 'n motor getrek is. Die resultate toon dat vryvallende spinnekoppe sy met so min as 0,1 liggaamsgewigte krag kan uitspoel, wat 'n spanning opwek wat ongeveer 2% van die sy se treksterkte is. In teenstelling hiermee pas spinnekoppe met geweld soveel as 4 liggaamsgewigte krag toe met 'n interne remmeganisme, en hierdie krag skep syspannings van meer as 50% van die sy se treksterkte. Die groot kragte wat in gedwonge syvorming waargeneem word, behoort die trekbelyning van die polimeernetwerk in die nuutgespinde vesels sterk te beïnvloed, en dit kan verantwoordelik wees vir die verskille in materiaaleienskappe wat waargeneem word tussen natuurlik-gesponne en gedwonge gespin MA-sy. Boonop kan die hitte wat deur die interne wrywingsrem tydens gedwonge sywerk geproduseer word, die boonste limiet van gedwonge syspoed stel.

Variasie van meganiese eienskappe met aminosuurinhoud in die sy van Nephila Clavipes
  • David B. Zax,
  • Daniel E. Armanios,
  • Sally Horak,
  • Chris Malowniak, en
  • Zhitong Yang

In hierdie artikel ondersoek ons ​​die impak van dieetgebrek, waar spinnekoppe voorsien word van diëte wat een of meer van die aminosure ontbreek, op die eienskappe van die spinnekop-sleeplyn-sy wat na een maand op die dieet gespin is. Kohorte vroulike N. clavipes-spinnekoppe is geselekteer vir diëte wat ontneem is van alanien (Ala) en glisien (Gly), arginien (Arg), leucine (Leu) of tyrosine (Tyr), en hul sy is twee keer per week geoes tydens die een- maand verloop van die dieet. Beduidende meganiese verskille word na so min as 6 dae op die dieet waargeneem. Deur gebruik te maak van konvensionele trektoetsmetodes, is enkelvesels gespan om te breek om die invloed van dieet op die stres-/vervormingseienskappe te bestudeer. Diëte wat van Ala en Gly ontneem word blyk die mees direkte impak op die draende fondament van sleeplyn-sy te hê. Diëte wat van Arg, Tyr en moontlik Leu ontneem word, verminder die sterkte van die sy, en diëte wat Tyr en Leu ontbreek, verminder die spanning tot mislukking. Waarnemings verkry vanaf ESEM-foto's van die breukvlakke na trektoetsing illustreer die breukmeganika van spinnekop. Beide vastestof-KMR en aminosuurontleding van die verteerde proteïen dui egter daarop dat die verband tussen dieet en aminosuurinkorporasie in die syvesel nie eenvoudig is nie.

Breë patrone van spesies word gekorreleer met die evolusie van nuwe syproteïene in spinnekoppe, maar nie in die Lepidoptera nie

Sysintese is 'n voorvaderlike karakter van beide die Lepidoptera en die Araneae. Araneae-evolusie word gekenmerk deur 'n verhoogde verbintenis tot 'n syproduserende fisiologie. Ten minste drie groot Araneae-spesiasiegebeurtenisse word gekorreleer met die evolusie van nuwe syproduserende kliere en nuwe syproteïene. Daarteenoor, alhoewel 98% van die Lepidoptera sy produseer, blyk daar geen verband tussen sygebruik, proteïentipes en spesiegetalle te wees nie. Die verskille in hierdie twee stelsels, wat albei aan 'n behoefte voldoen om 'n groot volume proteïen te produseer, kan voorspelbare hulpbronbeskikbaarheid vir plantetende Lepidoptera-larwes weerspieël, maar wisselende hulpbronbeskikbaarheid vir vleisetende spinnekoppe.

Struktuur van die Model Peptiede van Bombyx mori Sy-elastien soos proteïen bestudeer met vaste toestand KMR
  • Kosuke Ohgo,
  • Tracie L. Kurano,
  • Kristin K. Kumashiro, en
  • Tetsuo Asakura

Die peptiede (AG)6(VPGVG)(AG)7 en (AG)5(VPGVG)2(AG)5 is modelle vir 'n nuwe tipe proteïen met beide samestelling en eienskappe soos Bombyx mori-sy en elastien. In hierdie vraestel rapporteer ons die vaste-toestand KMR resultate vir hierdie monsters en verwante peptiede die strukture na dialise van die 9 M LiBr waterige oplossing en na behandeling met mieresuur is bepaal en vergelyk. Die gedetailleerde strukturele ontledings is uitgevoer deur gebruik te maak van dekonvolusie subroetines wat Gaussiese lynvorms aanneem vir die Ala Cβ pieke van die (AG)n volgordes in hierdie peptiede. Die peptied (AG)6(VPGVG)(AG)7 het die sy II-struktuur na die dialise geneem, wat in teenstelling is met die sy I-vorm van (AG)15 na dieselfde behandeling. 'n Drastiese strukturele verandering van die (AG)n-volgordes is egter waargeneem vir (AG)5(VPGVG)2(AG)5 die fraksie van verwronge β-draai was 81% na die dialise, maar die verwronge β-vel het dominant geword (84%) na behandeling met mieresuur. Die plaaslike strukture van die Gly-residu van die VG-eenhede in die elastienagtige subeenhede, (VPGVG) en (VPGVG)2, was die verwronge strukture met 'n verspreiding van die torsiehoeke, wat afgelei is van die 2D spindiffusie KMR spektrale patroon van (AG)5VPG[1-13C]V[1-13C]GVPGVG(AG)5. Waarneming van hierdie verspreiding van die Gly-residu was onafhanklik van die behandeling, dialise of mieresuur.

Fasegedrag en hidrasie van syfibroïen

Die osmotiese stresmetode is toegepas om die termodinamika van supramolekulêre selfsamestellingsverskynsels in kristalliseerbare segmente van Bombyx mori-sywurm-syfibroïen te bestudeer. Deur samestellings en fases van syfibroïenoplossing te beheer, het die metode 'n middel verskaf vir die direkte ondersoek van mikroskopiese en termodinamiese besonderhede van hierdie intermolekulêre interaksies in waterige media. Dit is duidelik dat namate osmotiese druk toeneem, sy fibroïenmolekules saamgedrom word om sy I-struktuur te vorm en dan met verdere toename in osmotiese druk 'n antiparallelle β-velstruktuur, sy II, word. 'n Gedeeltelike drieledige fasediagram van watersyfibroïen-LiBr is op grond van die resultate saamgestel. Die resultate verskaf kwantitatiewe bewyse dat die sy I-struktuur water van hidrasie moet bevat. Die verbeterde beheer oor struktuur en fasegedrag deur osmotiese stres te gebruik, soos vervat in die fasediagram, kan moontlik gebruik word om 'n nuwe roete te ontwerp vir water-gebaseerde nat spin van geregenereerde syfibroïen.

Strukturele konformasie van Spidroin in Oplossing: 'n Sinchrotron Bestraling Sirkulêre Dichroïsme Studie

Spinnekop sy word gemaak en gespin in 'n komplekse proses wat die omskakeling van oplosbare proteïen na onoplosbare vesel streng beheer. Die meganiese eienskappe van die syvesel word gemoduleer om by die behoeftes van die spinnekop te pas deur verskeie faktore in die dier se spinproses. In die major ampullate (MA) klier word die syproteïene afgeskei en in die lumen van die ampulla gestoor. 'n Besondere strukturele vou en funksionele aktiwiteit word bepaal deur die spinnekoppe se aminosuurvolgordes sowel as die klier se omgewing. Die oorgang van hierdie vloeibare stadium na die soliede vesel behels die omskakeling van 'n oorwegend ongeordende struktuur na 'n struktuur wat ryk is aan beta-vel sowel as die onttrekking van water. Sirkulêre dichroïsme bied 'n vinnige en veelsydige metode om die sekondêre struktuur van syoplossings te ondersoek en die uitwerking van verskeie toestande te bestudeer. Hier bied ons die relatief nuwe tegniek van sinchrotronstraling-gebaseerde sirkulêre dichroïsme aan as 'n instrument om biomolekulêre strukture te ondersoek. Ons ontleed spesifiek, in 'n reeks voorbeeldstudies oor strukturele oorgange wat in vloeibare sy geïnduseer word, die tipe inligting wat deur hierdie tegniek toeganklik is en enige artefakte wat mag voorkom in die bestudering van selfsamestellende stelsels.

PH-geïnduseerde veranderinge in die reologie van syfibroïenoplossing van die middelafdeling van Bombyx mori Sywurm

Die reologiese eienskappe van fibroïen-syoplossings wat uit die middelafdeling van Bombyx mori-sywurms onttrek is, is ondersoek. Versuring van die oplossings met asynsuurdamp het die materiaal gel, 'n proses wat op kort tydskale omgekeer kon word deur blootstelling aan ammoniakdamp. Die oplossing kan ook omgeskakel word na sol vanaf die gel toestand deur die byvoeging van EDTA. Die moontlike meganismes vir jelvorming in fibroïenoplossings word bespreek asook die implikasies vir die proses om syvesels te spin.

Optiese spektroskopie om die struktuur van geregenereerde te ondersoek Bombyx mori Silk Fibroin in oplossing

Fluoresensie- en sirkeldikroïsmespektroskopie is gebruik om die konformasie-oorgang van geregenereerde Bombyx mori-syfibroïen (RSF) in waterige oplossings onder verskillende toestande te monitor. Volgens die ontleding van fluoressensiespektra deur anilinaftaleen-8-sulfonsuurmagnesiumsout (ANS) as 'n eksterne sonde te gebruik, dui die vernietiging van die hidrofobiese kern voor die sekondêre struktuurverandering daarop dat hierdie ineenstorting die konformasie-oorgang van ewekansige spoel na β kan inisieer -blad vir RSF. Die temperatuurafhanklikheid van die strukturele veranderinge van RSF, waargeneem deur beide fluoressensiespektroskopie en sirkulêre dichroïsme, toon 'n omkeerbare proses by verhitting en herverkoeling, met die middelpunt rondom 45 °C. Die resultate dui ook aan dat die meeste van die triptofaan (Trp)-reste wat in syfibroïen voorkom op die oppervlak van die ontvoude proteïen gekonsentreer is. Hulle sal egter hul ligging in die hoogs geordende struktuur verander (bv. om meer homogeen te word) met die konformasie-oorgang van syfibroïen. Boonop dui ons studies ook daarop dat die teenwoordigheid van water 'n deurslaggewende rol speel tydens die struktuurveranderinge van fibroien.

Modellering van meganiese eienskappe en strukturele ontwerp van spinnerak

Met 'n unieke kombinasie van sterkte en taaiheid tussen materiale, is spinnekop sy die model vir ingenieursmateriale. Hierdie vraestel bied die spanningsvervormingsgedrag van Nephila clavipes-spinnekop-sy onder spanning, dwarsdruk en torsievervorming wat verkry word deur 'n battery mikrotoetstoerusting. Die eksperimentele resultate het aansienlik hoër taaiheid getoon as die moderne vesels in spanning en in dwarsdruk. Hoër skuifmodulus is ook waargeneem vir die spinnekop in vergelyking met ander vloeibare kristallyne vesels soos aramidvesels. Op grond van die eksperimentele resultate word eindige-elementanalise gebruik om statiese en dinamiese eienskappe van spinnerak te simuleer en om die rol van beide materiaaleienskappe en argitektoniese ontwerp in die strukturele integriteit en meganiese werkverrigting daarvan te verken.

Struktuur en eienskappe van Silk Hydrogels
  • Ung-Jin Kim,
  • Jaehyung Park,
  • Chunmei Li,
  • Hyoung-Joon Jin,
  • Regina Valluzzi, en
  • David L. Kaplan

Beheer van syfibroïenkonsentrasie in waterige oplossings via osmotiese stres is bestudeer om verwantskappe met gelvorming en strukturele, morfologiese en funksionele (meganiese) veranderinge wat met hierdie proses geassosieer word, te bepaal. Omgewingsfaktore wat potensieel belangrik is in die in vivo verwerking van waterige syfibroïen is ook bestudeer om hul bydraes tot hierdie proses te bepaal. Gelering van syfibroïen waterige oplossings is beïnvloed deur temperatuur, Ca2+, pH en poli(etileenoksied) (PEO). Geleringstyd het afgeneem met toename in proteïenkonsentrasie, afname in pH, toename in temperatuur, toevoeging van Ca2+ en toevoeging van PEO. Geen verandering van geleringstyd is waargeneem met die byvoeging van K+ nie. Met gelering is 'n ewekansige spoelstruktuur van die syfibroïen in 'n β-velstruktuur getransformeer. Hidrogels met fibroïenkonsentrasies >4 wt % het netwerk- en sponsagtige strukture op die basis van skandeerelektronmikroskopie vertoon. Poriegroottes van die gevriesdroogde hidrogels was kleiner namate die syfibroïenkonsentrasie of geleringstemperatuur verhoog is. Gevriesdroogde hidrogels wat in die teenwoordigheid van Ca2+ gevorm is, het groter porieë vertoon namate die konsentrasie van hierdie ioon verhoog is. Meganiese druksterkte en modulus van die hidrogels het toegeneem met toename in proteïenkonsentrasie en geleringstemperatuur. Die resultate van hierdie studies verskaf insig in die sol−gel-oorgange wat syfibroïen in kliere ondergaan tydens waterige prosessering, terwyl dit ook belangrike insig verskaf in die in vitro verwerking van hierdie proteïene tot nuttige nuwe materiale.

Termiese analise van water in sy-elastinagtige hidrogels deur differensiële skanderingkalorimetrie
RESENSIES
Antistolmiddel en antiplaatjiemiddels: hul kliniese en toesteltoepassing(s) tesame met gebruike om oppervlaktes te ontwerp
  • Asmeret G. Kidane,
  • Henryk Salacinski,
  • Alok Tiwari,
  • K. Richard Bruckdorfer, en
  • Alexander M. Seifalian

'n Noodsaaklike aspek van die behandeling van pasiënte met kardiovaskulêre siektes is die gebruik van antikoagulante en antiplaatjie-middels vir die voorkoming van verdere iskemiese gebeure en vaskulêre dood as gevolg van trombose. Aspirien en heparien was tot dusver die standaardterapie vir die hantering van sulke toestande. Onlangs is talle kragtiger plaatjie-inhibeerders saam met antikoagulante middels ontwikkel en in ewekansige kliniese proewe getoets. Hierdie artikel bespreek die huidige stand van die kuns van antiplaatjie- en antikoagulantterapie in die lig van die potensiële kliniese doeltreffendheid daarvan. Dit fokus dan op die gebruike van hierdie middels om die werkverrigting van kliniese toestelle soos ballonkateters, koronêre stents en femoropoliteale bypass-oorplanting en ekstra liggaamlike stroombane vir kardiopulmonêre omleiding te verbeter. Die artikel gaan dan voort om te kyk na die gebruik van hierdie middels meer spesifiek heparien, heparaan, hirudien en kumarien in die ontwikkeling van meer bioversoenbare steiers vir weefselingenieurswese.

KOMMUNIKASIE
Kruisgekoppelde aggregate van multimeriese ensieme: 'n Eenvoudige en doeltreffende metodologie om hul kwaternêre struktuur te stabiliseer
  • Lorena Wilson,
  • Lorena Betancor,
  • Gloria Fernández-Lorente,
  • Manuel Fuentes,
  • Aurelio Hidalgo,
  • José M. Guisán ,
  • Benevides C. C. Pessela, en
  • Roberto Fernández-Lafuente

In hierdie manuskrip wys ons dat die immobilisering van proteïene volgens die tegniek van kruisgekoppelde proteïenaggregate (CLEAS) die stabilisering van die mees komplekse multimeriese ensieme kan toelaat deur hul dissosiasie te voorkom. Om dit te illustreer, het ons eers CLEAS voorberei met twee tetrameriese katalase. Aktiwiteitsverwinning was meer as 40%, en geen proteïensubeenheid kon van die CLEAS gedesorbeer word na kook in SDS nie. Meer interessant is dat die ensiemstabiliteit, wat in sy oplosbare vorm sterk afhang van die ensiemkonsentrasie, heeltemal onafhanklik van hierdie parameter word. Dit het toegelaat dat die ensiemstabiliteit aansienlik toegeneem het onder verdunde toestande. Trouens, verdunde CLEA's het 'n hoër stabiliteit vertoon as dié van hul glioksielderivate eweknieë, wat nie in staat was om die multimeriese struktuur van hierdie tetrameriese ensieme ten volle te stabiliseer nie.

Poli(N-(2-hidroksipropiel) Metakrilamied Mono/Di Laktaat): 'n Nuwe Klas Bio-afbreekbare Polimere met Verstelbare Termosensitiwiteit

'n Nuwe klas termosensitiewe en bio-afbreekbare polimere, poli(N-(2-hidroksipropiel) metakrilamied mono/di laktaat) (poli(HPMAm-mono/di laktaat)), is gesintetiseer. Die troebelpunte (CP) van poli(HPMAm-monolaktaat) en poli(HPMAm-dilaktaat) in water was onderskeidelik 65 en 13 °C. Die laer CP vir poli(HPMAm-dilaktaat) is waarskynlik die gevolg van die groter hidrofobisiteit van die dilaktaat-sygroep bo die monolaktaat-sygroep. Die CP van poli(HPMAm-monolaktaat-ko-HPMAm-dilaktaat) het lineêr toegeneem met mol % HPMA-monolaktaat, wat demonstreer dat die CP verstelbaar is deur die kopolimeersamestelling.

Groot area tweedimensionele B-selskikkings vir waarnemings- en selsorteringtoepassings
  • Heejae Kim,
  • Junsang Doh,
  • Darrell J. Irvine,
  • Robert E. Cohen, en
  • Paula T. Hammond

Gereelde skikkings van nie-hechtende B-selle oor groot gebiede is geproduseer met die gebruik van mikropatroon molekulêre sjablone wat bestaan ​​uit 'n nuut ontwerpte poli(allylamien)-g-poli(etileenglikol) polikation-entkopolimeer. Polimeer-op-polimeer stempel (POPS) tegnieke is suksesvol toegepas om mikronskaal patrone van die entkopolimeer op negatief gelaaide multilaag oppervlaktes te skep sonder om weerstand teen die niespesifieke adsorpsie van proteïene te verloor. Om sjablone vir B-sel-skikkings te genereer, is die kenmerke van die patroonoppervlak gewysig deur die bekendstelling van oppervlakbiotinilering en spesifieke proteïenadsorpsie. Die kwaliteite van B-sel-skikkings wat uit elke sjabloon voortspruit, dui daarop dat die bindingssterkte tussen nie-hechtende B-selle en die sjabloonoppervlak die beherende faktor is in die vervaardiging van skoon en gereelde skikkings van geïmmobiliseerde limfosiete oor groot gebiede, wat van kritieke belang is in baie bio-tegnologie en immunologiese toepassings.

Uitvoerbaarheid van polisakkariedbastermateriale vir steiers in kraakbeenweefselingenieurswese: Evaluering van chondrocytadhesie aan polyionkomplekse vesels voorberei uit alginaat en chitosan
  • Norimasa Iwasaki,
  • Shin-Tarou Yamane,
  • Tokifumi Majima,
  • Yasuhiko Kasahara,
  • Akio Minami,
  • Kazuo Harada,
  • Sachiko Nonaka,
  • Nobuhiko Maekawa,
  • Hiroshi Tamura,
  • Seiichi Tokura,
  • Masamichi Shiono,
  • Kenji Monde, en
  • Shin-Ichiro Nishimura

Die ideale seldraermateriaal vir kraakbeenregenerasie moet een wees wat die natuurlike omgewing in 'n lewende gewrigskraakbeenmatriks noukeurig naboots. In die huidige studie het ons van mening dat alginaat-gebaseerde chitosan hibriede biomateriale uitstekende ondersteuning vir chondrosiet adhesie kan bied. Om hierdie hipotese te toets, het ons die adhesiegedrag van konynchondrosiete op 'n alginaatpolimeer teenoor die adhesie van die chondrosiete aan sommige alginaat-gebaseerde chitosan-hibriedpolimeervesels in vitro ondersoek. Ons het getoon dat die alginaat-gebaseerde chitosan-hibriede polimeervesels baie verbeterde adhesiekapasiteit met chondrosiete getoon het in vergelyking met alginaat-polimeervesel. Daarbenewens het morfologiese studies die handhawing van die kenmerkende ronde morfologie van die chondrosiet en die digte vesel van die tipe II kollageen getoon wat deur die chondrocytes in die hibriede polimeer geproduseer word. Op grond van hierdie resultate kom ons tot die gevolgtrekking dat 'n alginaat-gebaseerde chitosan-hibriede polimeervesel aansienlike potensiaal het as 'n gewenste biomateriaal vir kraakbeenweefselsteiers.

ARTIKELS
NMR Karakterisering van Inheemse Liquid Spider Dragline Silk van Nephila edulis
  • M. Hronska,
  • J.D.van Beek ,
  • P.T.F. Williamson,
  • Fritz Vollrath, en
  • Klop H. Meier

Soliede spinnekop-sleeplyn-sy is bekend vir sy meganiese eienskappe. Nietemin ontbreek 'n gedetailleerde beeld van die spinproses. Hier rapporteer ons KMR-studies oor die vloeibare sy binne die wye sak van die groot ampullaatklier (m.a.) van die spinnekop Nephila edulis. Daar word getoon dat die resolusie in die KMR-spektra aansienlik verbeter word deur die toepassing van towerhoekspin (MAS). Uit die nou breedte van die resonansielyne en die chemiese verskuiwings wat waargeneem is, word die gevolgtrekking gemaak dat die syproteïen binne die wye sak van die m.a. klier is dinamies versteur deur die molekule in die sin dat elke aminosuur van 'n gegewe tipe gemiddeld 'n identiese omgewing waarneem. Die KMR-data wat verkry is, stem ooreen met 'n isotropiese vloeistoffase.

Bewaarde C-Termini van Spidroins word afgeskei deur die groot ampullaatkliere en behou in die sydraad
  • Alexander Sponner,
  • Eberhard Unger,
  • Frank Grosse, en
  • Klaus Weisshart

Die C-termini van Spidroins wat in die hoof- en klein ampullaatkliere van spinnekoppe geproduseer word, is hoogs behoue. Ten spyte van hierdie bewaring, is geen ooreenstemmende peptiede tot dusver in die spindop of die syfilamente geïdentifiseer nie. Om hul teenwoordigheid of afwesigheid te bewys, is poliklonale teenliggaampies afgelei teen samesmeltingsproteïene wat die bewaarde C-terminale streke van beide Spidroin 1 en 2 van die spinnekop Nephila clavipes bevat, gegenereer. Die teenliggaampies het gereageer met hoë molekulêre gewig polipeptiede van die ooreenstemmende klier ekstrakte en oplosbaar groot ampulaat filament en bykomend tot filament deursnee. Dit demonstreer die bestaan ​​van C-terminale spesifieke peptiede in die spindop en die volwasse Spidroins. Beide die samesmeltingsproteïene sowel as die proteïene in die klierlumen het 'n vermindering in hul grootte getoon onder verminderende toestande wat die teenwoordigheid van disulfiedbindings aandui. Hul hoë bewaring en die biochemiese data dui op deurslaggewende rolle wat die C-termini speel in die vorming en/of struktuur van die ooreenstemmende syfilamente.

Kwantifisering van die effekte van kettinglengte en konsentrasie op die termiese gedrag van elastienagtige polipeptiede

By 'n spesifieke temperatuur ondergaan elastienagtige polipeptiede (ELP's) 'n skerp oplosbaarheidsoorgang wat in 'n verskeidenheid toepassings in biotegnologie en medisyne ontgin kan word. Die temperatuur van die oorgang wissel met ELP-volgorde, molekulêre gewig en konsentrasie. Ons bied 'n enkele vergelyking van drie parameters aan wat die oorgangstemperatuur kwantitatief voorspel as 'n funksie van ELP lengte en konsentrasie vir 'n ELP van 'n vaste samestelling. Hierdie model behoort bruikbaar te wees vir beide die ontwerp van nuwe ELP-reekse wat 'n gewenste oorgangstemperatuur vertoon en vir die keuse van veranderlikes om die fase-oorgang van 'n ELP vir 'n gegewe toepassing te aktiveer.

Ko-aggregasie van penisillien G-asilase en poli-ioniese polimere: 'n maklike metodologie om ensiembiokatalisators stabiel in organiese media voor te berei
  • Lorena Wilson,
  • Andrés Illanes,
  • Olga Abián,
  • Benevides C. C. Pessela,
  • Roberto Fernández-Lafuente , en
  • José M. Guisán

’n Nuwe tipe biokatalisator wat die goeie eienskappe van kruisgekoppelde ensiemaggregate (CLEAs) en hidrofiliese mikro-omgewings kombineer, is ontwikkel. Dekstraansulfaat- en poliëtileenimien-bedekte CLEAs van penisillienasilase (CLEA-GDP) is voorberei deur die polimere van verskillende groottes voor die presipitasiestadium van die ensiem by te voeg. Hierdie studie bied die ontwikkeling en optimalisering van 'n protokol om so 'n biokatalisator te vervaardig deur penisillien-asilase as 'n model te gebruik. Eksperimente toon dat CLEA-BBP's 'n hoogs verhoogde stabiliteit in organiese media het. Die gemiddelde halfleeftyd van die preparate was baie hoër as standaard CLEA sonder 'n mikro-omgewing (CLEA-G), (bv. meer as 25-voudig) in die teenwoordigheid van dioksaan. Hulle termiese stabiliteit is egter nie verhoog nie, wat lei tot die gevolgtrekking dat die stabiliteit van CLEA-BBP's in organiese media te wyte is aan die hidrofiele mikro-omgewing wat die proteïen-ensiem meer omring as aan 'n konformasie-verstevigende effek. Dit word verder ondersteun deur oplos-eksperimente wat 'n voorkeurhidrasie van CLEA toon wanneer polimere gebruik word om die ensiem te bedek. CLEA-BBP's is duidelik beter as ander biokatalisators in terme van oplosmiddelstabiliteit.

Regulering van ensiem-substraatkompleksering deur 'n substraat wat met 'n fosfolipiedpolimeer gekonjugeer is

Om ligand-reseptor interaksies by die raakvlak tussen selle en polimeer materiale te herken en te beheer, het ons 'n modelstelsel met 'n ensiem en 'n substraat gekonjugeer met 'n bioversoenbare fosfolipiedpolimeer in 'n waterige medium ondersoek. Ons het die regulering van ensiem-substraat (ES) kompleksering ondersoek deur gebruik te maak van peperwortelperoksidase (HRP) as die ensiem en 4-aminoantipirien (AAP) en 3-(p-hidroksifeniel) propionzuur (HPPA) as substrate. Die fosfolipiedpolimeer (PMBN), saamgestel uit 2-metakriloyloksietielfosforielcholien, n-butielmetakrilaat en p-nitrofenieloksikarboniel poli(oksiëtileen)metakrilaat, is voorberei en gekonjugeer met AAP (PMBN-AAP konjugaat). Die vorming en dissosiasie van die ES-kompleks is ondersoek met behulp van kapillêre elektroforese en fluoressensiespektroskopie. In die grafiek van die kapillêre elektroforese is 'n baie langer retensietyd van HRP waargeneem in die PMBN−AAP gekonjugeerde kapillêre kapillêre in vergelyking met dié in 'n onbehandelde kapillêre. Die retensietyd was aansienlik langer in vergelyking met die geval van 'n gemengde oplossing van HRP en AAP. Hierdie resultaat toon duidelik dat HRP 'n ES-kompleks vorm met die geïmmobiliseerde PMBN−AAP-konjugaat en dat die byvoeging van AAP tot die medium die interaksies tussen HRP en die PMBN−AAP-konjugaat inhibeer. Alhoewel HRP 'n ES-kompleks met beide AAP en die PMBN-AAP-konjugaat vorm, was die ES-kompleks met die PMBN-AAP-konjugaat maklik gedissosieer deur byvoeging van HPPA as 'n alternatiewe substraat omdat HRP dadelik met die HPPA begin reageer het. Die HRP wat 'n ES-kompleks met AAP gevorm het, het egter agter geraak in reaksie met die HPPA. Die aktiwiteit van HRP is op die aanvanklike vlak in die teenwoordigheid van die PMBN−AAP-konjugaat by 25 °C vir 1 week gehandhaaf. Daarbenewens, selfs onder H2O2-toestande, het HRP gestoor met die PMBN-AAP-konjugaat 40% van die aanvanklike aktiwiteit behou terwyl HRP binne 6 uur gedeaktiveer is. Hierdie resultaat dui aan dat die PMBN-AAP-konjugaat die aktiewe plekke kan blokkeer deur die vorming van 'n ES-kompleks. Dit is as gevolg van die vorming van die ES-kompleks, wat die struktuur van HRP behou het deur die aktiewe terreine te blokkeer. Op grond van hierdie resultate het ons gedink dat die omkeerbare aanhegting en losmaking deur PMBN wat met spesifieke ligande van sellulêre reseptore gekonjugeer is, gerealiseer sal word.

Bindingseffek van Cu 2+ as 'n sneller op die sol-na-gel en die spoel-na-heliks-oorgangsprosesse van polisakkaried, gellan-gom

Die bindingseffek van divalente katioon Cu2+ op die geleringsproses met 'n spoel-heliks-oorgang in Cu2+/gellan waterige oplossings is suksesvol toegelig deur EPR, CD, en viskoelastisiteitsmetings. Oor die algemeen kan Na-tipe gellangom in waterige oplossing gel maak wanneer dit gepaard gaan met 'n intrinsieke spoel-heliks vorming geïnduseer deur waterstofbinding tussen kettings sonder enige bykomende katione by Tch-in (≈29 °C) met afkoeltemperatuur. 'n Ekstrinsieke spoel-heliks-oorgang, geïnduseer deur bykomende tweewaardige katione voor die intrinsieke sol-gel-oorgang van gellangom, word afsonderlik deur CD-meting opgespoor. Die ekstrinsieke spoel-heliks oorgangstemperature Tch-ex (>47 °C), wat toegeneem het met die Cu2+ konsentrasie bygevoeg, was byna identies aan die sol-gel oorgangstemperatuur, Tsg, bepaal deur die viskoelastisiteit meting. Te oordeel aan die molêre elliptisiteit deur CD-meting en kwantitatiewe analise van EPR-spektra, is dit toegelig dat die helixvormingsproses via tweewaardige katione saamgestel is uit twee stappe wat aan die verskillende oorspronge toegeskryf word, dws 'n chemiese bindingseffek via Cu2+-ione in die aanvanklike stadium en waterstofbindings daarna. Laastens stel ons die spiraal-heliks en die sol-gel oorgangsmeganisme voor wat geïnisieer word deur die bindingseffek met die divalente katioon, waarin die gedeeltelike chelaatvorming in die aanvanklike stadium plaaslike vorming van helikse en aansluitingsones in die omgewing van die chelate kan veroorsaak. van die proses en stabiliseer die helikse en die aansluitingsones. Aan die ander kant kan die gestabiliseerde helikse en aansluitingsones verdere vorming en verdere stabilisering van die Cu2+-gellan-chelate veroorsaak. Die wedersydse stabilisering bevorder die vorming van driedimensionele netwerkstruktuur by die hoër temperatuur as die intrinsieke temperatuur vir netwerkvorming.

Termodinamiese studies oor die adsorpsie van fibronektien adhesie-bevorderende peptide op nanothinfilms van poli(2-vinielpiridien) deur SPR

Hierdie artikel beskryf 'n metodologie vir die voorbereiding van eenvormige, nanothin polimeerfilms vir die studie van biomolekule-adsorpsie deur oppervlakplasmonresonansiespektroskopie (SPR). Die metodologie kombineer molekulêre selfsamestelling van alkaantiole op goud met oppervlakbeperkte atoomoordragradikale polimerisasie (ATRP). Poli(2-vinielpiridien) is gekies om die metodologie te demonstreer, en groeikinetika is bestudeer deur ex situ ellipsometrie. Atoomkragmikroskopie (AFM) het aangedui dat die polimeerfilms eenvormig was met RMS-ruwheid van ~0.5 nm. Daaropvolgende SPR-metings is gedoen om termodinamiese adsorpsie-eienskappe (ΔG, ΔH en ΔS) tussen fibronektien adhesie-bevorderende peptied en die oppervlak-beperkte poli(2-vinielpiridien) by 15, 20 en 25 °C te bepaal. Die buigsaamheid in sintesetoestande en die geleenthede vir die manipulering van filmdiktes en entdigthede wat ATRP bied om polimeerfilms van goue oppervlaktes te laat groei, hou voordele in bo konvensionele spinbedekking en enting tot benaderings in die ontwerp van modelpolimeerfilms vir biomolekule-adsorpsiestudies. Hierdie voordele word beskryf.

Permanente, nie-logende antibakteriese oppervlaktes. 1. Sintese deur atoomoordrag radikale polimerisasie
  • Sang Beom Lee,
  • Richard R. Kopsel ,
  • Scott W. Morley,
  • Krzysztof Matyjaszewski,
  • Yujie Sun, en
  • Alan J. Russell

Ons het 'n antimikrobiese polimeer direk op die oppervlaktes van glas en papier gekweek deur gebruik te maak van atoomoordrag radikale polimerisasie (ATRP). Die metode wat hier beskryf word, lei tot potensieel permanente nie-logende antibakteriese oppervlaktes sonder dat dit nodig is om die antimikrobiese materiaal chemies op die substraat te ent. Die tersiêre amien 2-(dimetielamino)etielmetakrilaat is direk op Whatman #1 filtreerpapier of glasskyfies gepolimeriseer deur middel van atoomoordrag radikale polimerisasie. Na die polimerisasie is die tersiêre aminogroepe gekwaterniseer deur gebruik te maak van 'n alkielhalied om 'n groot konsentrasie van kwaternêre ammoniumgroepe op die polimeer-gemodifiseerde oppervlaktes te produseer. Die inkubasie van die gemodifiseerde materiale met óf Escherichia coli óf Bacillus subtilis het getoon dat die gemodifiseerde oppervlaktes aansienlike antimikrobiese kapasiteit gehad het. Die permanensie van die antimikrobiese aktiwiteit is gedemonstreer deur herhaalde gebruik van 'n gemodifiseerde glas sonder beduidende verlies aan aktiwiteit. Daar word geglo dat kwaternêre amiene seldood veroorsaak deur selmembrane te ontwrig wat die vrystelling van die intrasellulêre inhoud moontlik maak. Atoomkragmikroskopiese beelding van selle op gemodifiseerde glasoppervlaktes ondersteun hierdie hipotese.

Gerigte kovalente immobilisasie van geamineerde DNA-probes op geamineerde plate
  • Manuel Fuentes,
  • Cesar Mateo,
  • Lucia García,
  • Juan C. Tercero ,
  • José M. Guisán, en
  • Roberto Fernández-Lafuente

'n Nuwe protokol wat die immobilisering van DNA-probes op geamineerde mikro-titerplate moontlik maak wat met aldehied-dekstraan geaktiveer is via 'n aminogroep wat kunsmatig in die 3'-kant van die oligonukleotiedprobe ingebring is, word in hierdie werk gerapporteer. Die metode is gebaseer op die gebruik van hetero-funksionele-dekstraan as 'n lang en multifunksionele spasieerarm wat kovalent geheg is aan 'n geamineerde oppervlak wat in staat is om DNA-oligonukleotiede te immobiliseer. Die immobilisasie het slegs plaasgevind via die amino wat in die 3'-kant van die sonde ingebring is, met geen implikasie van die DNA-basisse in die immobilisasie nie, wat verseker dat die volle lengte van die sonde beskikbaar is vir hibridisasie. Hierdie plate met geïmmobiliseerde oligonukleotiedprobes is in staat om komplementêre DNA-teikenmolekules te hibridiseer. Die pasgemaakte hetero-funksionele aldehied-asparagium-dekstraan tesame met die chemiese blokkering van die oorblywende primêre aminogroepe op die ondersteuning met behulp van asynsuuranhidried vermy die nie-spesifieke adsorpsie van DNA op die oppervlak van die plate. Deur hierdie geaktiveerde plate te gebruik, (met die bestudering van die effek van die sondekonsentrasie, temperatuur en tyd van die plaataktivering op die behaalde sein), is die kovalente immobilisasie van die geamineerde DNA-sonde dus geoptimaliseer, en die sensitiwiteit wat verkry is, was soortgelyk aan dié wat behaal is. die gebruik van kommersiële biotien-streptavidienstelsels. Die nuwe DNS-plate is stabiel onder baie drastiese eksperimentele toestande (90% formamied, by 100 °C vir 30 min of in 100 mM NaOH).

Ensiematiese oppervlak-geïnisieerde polimerisasie: 'n nuwe benadering vir die in situ vaste-fase sintese van bioversoenbare polimeer poli(3-hidroksibutiraat)
  • Young-Rok Kim,
  • Hyun-jong Paik,
  • Christopher K. Ober,
  • Geoffrey W. Coates, en
  • Carl A. Batt

'n Nuwe stelsel vir oppervlak-geïnisieerde ensiematiese polimerisasie van 'n film van polihidroksielkanoaat (PHA) op soliede oppervlaktes is ontwikkel en gekarakteriseer. PHA's is alifatiese poliësters wat deur 'n verskeidenheid mikroörganismes as 'n reserwe van koolstof en energie geproduseer word, en hul eienskappe wissel van elastomere tot termoplaste, afhangende van hul monomeriese samestelling. Die PHA sintase van Ralstonia eutropha H16 is uitgedruk as 'n poli-histidien samesmelting in Escherichia coli en geïmmobiliseer op verskeie vaste substrate deur 'n oorgangsmetaal kompleks, Ni2+-nitrilotriasynsuur. Die geïmmobiliseerde PHA-sintase het die oppervlak-geïnisieerde polimerisasie van 3-(R)-hidroksibutyriel-CoA gekataliseer, wat 'n polimeerfilm met 'n eenvormige dikte op die oppervlak vorm. In hierdie werk beskryf ons die patroon-immobilisasie van die ongeskonde ensiem op silikon en daaropvolgende ensiematiese polimerisasie. Die geïmmobiliseerde ensiem het 'n laer spesifieke aktiwiteit gehad en het nie 'n vertragingsfase getoon in vergelyking met die oplosbare ensiem nie.

Sintese en biologiese evaluering van 'n kruisgekoppelde hyaluronan-mitomisien C hidrogel
  • Hao Li,
  • Yanchun Liu,
  • Xiao Zheng Shu,
  • Steven D. Gray, en
  • Glenn D. Prestwich

'n Kruisgekoppelde hialuronan (HA) hidrogel wat 'n kovalent gebonde afgeleide van die anti-proliferatiewe middel mitomisien C (MMC) bevat het, is gesintetiseer en in vitro en in vivo geëvalueer. Die HA-MMC hidrogel is voorberei deur MMC-aziridiniel-N-akrilaat te koppel met tiol-gemodifiseerde HA gevolg deur kruisbinding met poli(etileenglikol) diakrilaat (PEGDA). MMC is vrygestel van 0.5% en 2.0% MMC films deur hidrolise in verhouding tot die MMC-lading. Wanneer in vitro geïnkubeer met menslike T31 trageale litteken fibroblaste, het 0.5% MMC films proliferasie geïnhibeer, terwyl 2.0% MMC films sitotoksies was. Wanneer dit in vivo in 'n rot peritoneale holte ingeplant is, het nie 0.5% of 2.0% HA-MMC films 'n ernstige peritoneale vloeistof leukosiet reaksie ontlok nie. Dit is belangrik dat MMC die dikte van veselagtige weefsel wat rondom die ingeplante films gevorm is, verminder het. Dus, kruisgekoppelde HA-MMC-films het sterk potensiaal as anti-fibrotiese hindernisse vir die voorkoming van post-chirurgiese adhesies.

Sintese, karakterisering en biobeskikbaarheid van gemanosyleerde dop-kruisgekoppelde nanopartikels
  • Maisie J. Joralemon ,
  • K. Shanmugananda Murthy,
  • Edward E. Remsen,
  • Matthew L. Becker, en
  • Karen L. Wooley

Sakkaried-gefunksionaliseerde dop-kruisgekoppelde (SCK) polimeermiselle wat ontwerp is as polivalente nanosteigers vir selektiewe interaksies met reseptore op Gram-negatiewe bakterieë is saamgestel uit gemengde miselle saamgestel uit poli(akrielsuur-b-metielakrilaat) en mannosyleerde poli(akrielsuur-b) -metielakrilaat). Die mannose-eenheid is gekonjugeer aan die hidrofiele kettingterminus van die amfifiliese diblokkopolimeervoorloper, waaruit die SCK nanopartikels afgelei is, deur die groei van die diblokkopolimeer vanaf 'n mannosied gefunksionaliseerde atoomoordrag radikale polimerisasie (ATRP) inisieerder. Gemengde mikselvorming tussen die amfifiele diblok-kopolimeer en mannosileerde amfifiele diblok-kopolimeer is gevolg deur kondensasie-gebaseerde kruisbinding tussen die akrielsuurreste teenwoordig in die periferie van die polimeermiselle om SCK nanopartikels te verskaf. SCK's wat veranderlike getalle mannose-funksionaliteite aanbied, is voorberei uit gemengde miselle van gekontroleerde stoïgiometriese verhoudings van mannosileerde en niemannosileerde diblokkopolimere. Die polimeermiselle en SCK's is gekenmerk deur dinamiese ligverstrooiing (DLS), elektroforetiese ligverstrooiing, atoomkragmikroskopie (AFM), transmissie-elektronmikroskopie (TEM) en analitiese ultrasentrifugering (AU). Oppervlakbeskikbaarheid en bioaktiwiteit van die mannose-eenhede is geëvalueer deur interaksies van die nanostrukture met die modellektien Concanavalin A via DLS-studies, met rooibloedselle (konyn) via agglutinasie-inhibisietoetse en met bakteriese selle (E. coli) via TEM-beelding.

Mikrokapsule-modifikasie met peroksidase-gekataliseerde fenolpolimerisasie

'n Biokatalitiese polimeer sintese op 'n oppervlak van poli-elektroliet mikrokapsules is bestudeer. Peperwortelperoksidase saamgestel in nano-georganiseerde kapsulewande deur afwisselende adsorpsie met lineêre polione behou sy aktiwiteit in reaksies van ensiem-gekataliseerde polimerisasie van 4-oksifenole. Dit het beheerbare sintese van 'n fenoliese polimeerlaag op mikrokapsulewande moontlik gemaak deur 'n buitenste oppervlakperoksidaselaag as 'n sjabloon te gebruik. Deur die fenol tipe, buffer pH en reaksie komponent konsentrasies te verander, is die fenoliese polimeer laag van die kapsules met 'n dikte in die reeks 20−50 nm gevorm. Die polimeriese produkte is fluoresserend, wat 'n goeie geleentheid gebied het vir konfokale beeldontleding van die kapsulewandstruktuur en die aangehegte laag. Die invloed van 'n fenoliese polimeerlaag op die deurlaatbaarheid van die kapsulewande is ondersoek.

Pasmaak van bioresorbeerbare polimere vir die ontwikkeling van suiker-gefunksionaliseerde nanopartikels
  • David Cade,
  • Elsa Ramus,
  • Marguerite Rinaudo,
  • Rachel Auzély-Velty,
  • Thierry Delair, en
  • Thierry Hamaide

Maleïenkopolimere met verskillende inhoude van galaktosedele en dodesielkettings is gesintetiseer en gebruik as beide 'n stabiliseerder en 'n oppervlakbedekking vir die voorbereiding van poli(ε-kaprolaktoon) nanopartikels deur die emulsifikasie-diffusie tegniek. Die grootte van die nanopartikels is beheer deur die aanvanklike konsentrasie van die gemodifiseerde maleïenkopolimere te verander. Soos die konsentrasie van laasgenoemde toegeneem het, het die deeltjiegrootte afgeneem, wat aandui dat die kopolimere as 'n stabiliseerder dien. Boonop is oppervlakmodifikasie van nanopartikels bevestig deur ξ-potensiaalmetings.Daar is ook getoon dat nanopartikels herken word deur 'n galaktose-spesifieke lektien, wat die teenwoordigheid van galaktose-eenhede op die deeltjie-oppervlak demonstreer. Hierdie benadering bied geleenthede vir die vervaardiging van nuwe geteikende geneesmiddelafleweringstelsels.

Strukturele analise van Chitosan-bemiddelde DNA-kondensasie deur AGS: Invloed van Chitosan-molekulêre parameters

Chitosan is 'n nie-toksiese en bioafbreekbare polisakkaried wat onlangs as 'n belowende kandidaat vir geenlewering na vore gekom het. Hier is die vermoë van verskeie chitosane, wat verskil in die fraksionele inhoud van asetileerde eenhede (FA) en die graad van polimerisasie (DP), om DNS te kompakteer, bestudeer. Poliplekse gemaak van die vermenging van plasmied DNA met chitosan het 'n mengsel van toroïede en stawe opgelewer, soos waargeneem deur AFM. Daar is waargeneem dat die verhoudings tussen die fraksies van toroïede en stawe afneem met toenemende FA van die chitosan, wat aandui dat die ladingsdigtheid van chitosan, eweredig aan (1 − FA), belangrik is in die bepaling van die vorm van die gekompakteerde DNA. Daar is gevind dat die hoeveelheid chitosan wat benodig word om DNA volledig te verdig in goed gedefinieerde toroïdale en staafagtige strukture sterk afhanklik is van die chitosan molekulêre gewig, en dus sy totale lading. 'n Hoër ladingsverhouding (+/−) was nodig vir die korter chitosane, wat toon dat 'n verhoogde konsentrasie van die lae DP chitosan kon kompenseer vir die verminderde interaksie sterkte van die individuele ligande met DNA. Die gebruik van chitosane met verskillende molekulêre parameters bied die moontlikheid om DNA-chitosan-poliplekse te ontwerp met verskeie geometrieë, wat verskeie chitosan-DNS-interaksiesterktes weerspieël, wat nodig is vir die evaluering van doeltreffende geenleweringsvoertuie.

Oppervlakplasmonresonansiestudie van koolhidraat-koolhidraatinteraksie tussen verskillende gangliosiede en Gg3-draende polistireen
  • Kazunori Matsuura,
  • Ryuichi Oda,
  • Hiromoto Kitakouji,
  • Makoto Kiso,
  • Ken Kitajima, en
  • Kazukiyo Kobayashi

Koolhidraat-koolhidraat interaksies tussen Gg3 trisakkaried-draende polistireen (PN(Gg3)) en monolae van verskeie glikosfingolipiede (GSLs) is kwantitatief ondersoek deur oppervlak plasmon resonansie tegnieke. PN(Gg3) is sterk en spesifiek op 'n GM3 monolaag geadsorbeer met 'n oënskynlike affiniteitskonstante van Ka = 2.5 × 106 M-1, en die skynbare affiniteitkonstantes op GSL's het in die volgende volgorde afgeneem: GM3 > LacCer > (KDN)GM3 ≈ GlcCer > GM2 ≈ GD3 ≈ GM4 > GM1 ≈ 2,6-isoGM3 > ceramied. Hierdie resultate dui daarop dat PN(Gg3) nie net sommige gespesifiseerde gedeeltes van GM3 herken nie, maar ook die trisakkaried as 'n geheel. Aan die ander kant was PN(Lac) en PN(Cel) minder sterk (Ka ≈ 104 M-1) en minder selektief aan GSL'e gebind. Die kinetiese analise het aan die lig gebring dat die selektiwiteit in die adsorpsie van PN(Gg3) op die GM3 monolaag oorheers word deur die vinniger adsorpsietempo.

Molekulêre Model vir Astringency Geproduseer deur Polifenol/Proteïen Interaksies
  • Elisabeth Jöbstl,
  • John O'Connell,
  • J. Patrick A. Fairclough, en
  • Mike P. Williamson

Polifenole is verantwoordelik vir die sametrekking van baie drankies en kosse. Dit word vermoedelik veroorsaak deur die interaksie van polifenole met basiese speekselprolienryke proteïene (PRP's). Daar word algemeen aanvaar dat die molekulêre oorsprong van sametrekking die presipitasie van PRP's is na polifenolbinding en die gevolglike verandering na die slymlaag in die mond. Hier gebruik ons ​​'n verskeidenheid biofisiese tegnieke op 'n eenvoudige modelstelsel, die binding van β-kaseïen aan epigallokatechiengallaat (EGCG). Ons wys dat by lae EGCG-verhoudings klein oplosbare polydispersie deeltjies gevorm word, wat saamvoeg om groter deeltjies te vorm soos EGCG bygevoeg word. Daar is 'n aanvanklike verdigting van die proteïen soos dit aan die polifenol bind, maar die deeltjie neem daarna in grootte toe soos EGCG bygevoeg word as gevolg van die inkorporering van EGCG en dan tot aggregasie en presipitasie. Daar word getoon dat hierdie resultate versoenbaar is met wat bekend is van sametrekking in voedsel.

Biomimetiese peptide-amfifiele vir funksionele biomateriale: die rol van GRGDSP en PHSRN

Die studie wat ons aanbied behels die gebruik van 'n biomimetiese sisteem wat ons in staat stel om spesifieke interaksies in die α5β1-reseptor-GRGDSP-ligandstelsel met 'n atoomkragmikroskoop (AFM) te bestudeer. Biokunsmatige membrane wat die adhesiedomein van die ekstrasellulêre matriksproteïen fibronektien naboots, word uit peptied-amfifiele saamgestel. 'n Nuwe peptied-amfifiel is ontwerp wat beide GRGDSP (Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro, die primêre herkenningsplek vir α5β1) en PHSRN (Pro-His-Ser-Arg-Asn, die sinergiebindingsplek vir α5β1) bevat ) volgordes in 'n enkele peptiedformulering, geskei deur 'n spasieerder. Twee verskillende teenliggaampies word gebruik om geïsoleerde α5β1-integrine op die AFM-punt te immobiliseer en te aktiveer. Die interaksie wat gemeet word tussen geïmmobiliseerde α5β1-integriene en peptied-amfifiele is spesifiek vir integrien-peptiedbinding en word beïnvloed deur tweewaardige katione op 'n manier wat die adhesiefunksie van die α5β1-reseptor akkuraat naboots. Die sterkte van die PHSRN sinergistiese effek hang af van die toeganklikheid van hierdie volgorde vir α5β1 integrine. 'n Toename in adhesie word waargeneem in vergelyking met oppervlaktes wat slegs GRGDSP-peptiede vertoon wanneer die nuwe biomimetiese peptied-amfifiele verdun word met gelipideerde poli(etileenglikol), wat meer ruimte bied vir die peptiedkopgroepe om meer van die PHSRN by die koppelvlak te buig en bloot te stel.

Effek van water op die molekulêre mobiliteit van elastien
  • Valerie Samouillan,
  • Cédric André, ,
  • Jany Dandurand , en
  • Colette Lacabanne

Gesuiwerde en gehidreerde elastien word bestudeer deur beide termiese en diëlektriese tegnieke om insig te hê in die kettingdinamika van hierdie proteïen. Deur differensiële skandering-kalorimetrie, word die glasagtige gedrag van elastien uitgelig. Daar word gevind dat die glasoorgangstemperatuur (Tg) van elastien wyd van hidrasie afhanklik is, en val van 200 °C in die gedehidreerde toestand tot 30 °C vir 30% hidrasie. 'n Limiet van Tg by ongeveer 0 °C word gevind wanneer kristalliseerbare water in die sisteem teenwoordig is, dit wil sê wanneer die vorming van ys bewegings van sowat 10 nm langs die polipeptiese kettings voorkom. Die tegniek van termies gestimuleerde strome, uitgevoer in die −180 tot 0 °C temperatuurreeks, is nuttig om gelokaliseerde bewegings op te spoor. Ook in hierdie geval verskil die gelokaliseerde bewegings aansienlik volgens hidrasie: 'n eerste ontspanningsmodus word waargeneem by -145 °C en dit word geassosieer met die heroriëntasie van kristalliseerbare water in ys I 'n tweede ontspanningsmodus, meer kompleks en samewerkend, vind plaas. by ongeveer −80 °C en kan toegeskryf word aan die kompleks wat gevorm word deur die dipolêre groepe van die polipeptiese ketting en nie-kristalliseerbare water, wat as 'n glasagtige stelsel optree.

Stereoselektiewe Polimerisasie van rac-Laktied Met behulp van 'n Monoethylaluminium Schiff-basiskompleks
  • Zhaohui Tang,
  • Xuesi Chen,
  • Xuan Pang,
  • Yongkun Yang,
  • Xuefei Zhang, en
  • Xiabin Jing

'n Mono-etielaluminium Schiff-basiskompleks (2) met formule LAlEt (L = N,N'-(2,2-dimetielpropileen)bis(3,5-di-tert-butielsalisielideenimien) is gesintetiseer en gebruik vir die stereoselektiewe ringopeningspolimerisasie van rac-laktied (rac-LA). Die kompleks 2 is gekenmerk deur kernmagnetiese resonansie, kristalstruktuur en elementêre analise. Dit bevat 'n vyf-koördinaat aluminiumatoom met verwronge trigonale bipiramidale geometrie in die vaste toestand. In die teenwoordigheid van 2- propanol, 2 het hoë stereoselektiwiteit vir die polimerisasie van rac-LA getoon. Die polimerisasie het kristallyne poli(rac-LA) met 'n hoë smelttemperatuur (193−201 °C) opgelewer. KMR, differensiële skanderingkalorimetrie en wyehoek X-straal diffraksie het aangedui dat die poli(rac-LA) hoogs isotakties was, en 'n stereokompleks is gevorm tussen poli-l- en poli-d-laktied blokvolgorde Deur die analise van elektrosproei-ionisasie massaspektrometrie en 1H KMR, is die polimeer gedemonstreer in beide terminale wi die onderskeidelik 'n isopropylester en 'n hidroksiegroep. Die polimerisasie was van eerste orde in rac-LA konsentrasie. Die verwantskap tussen die rac-LA-omsetting en molekulêre gewigte van die polimeer was lineêr sodat die polimerisasie goed beheer kon word.

KMR-beelding van die verspreiding van water by 37 °C in poli(2-hidroksielmetakrilaat) wat aspirien of vitamien B bevat12

Die binnedringing van water in poli(2-hidroksielmetakrilaat), PHEMA, gelaai met een van twee modelmedisyne, vitamien B12 of aspirien, is by 37 °C bestudeer deur gebruik te maak van driedimensionele KMR-beelding. PHEMA is gelaai met 5 en 10 gew.% van die middels. Uit die beeldprofiele is waargeneem dat inkorporering van vitamien B12 in PHEMA tot verhoogde kraakvorming by sorpsie van water gelei het en die kraakgenesing agter die diffusiefront was stadiger as vir PHEMA sonder bygevoegde geneesmiddel. Dit is verantwoord deur die anti-plastisering van PHEMA deur vitamien B12. Kraakvorming is in die PHEMA−aspirienstelsels geïnhibeer as gevolg van die plastiserende effek van die aspirien op die PHEMA-matriks. Daar is gevind dat al die polimere water absorbeer volgens 'n onderliggende Fickiaanse diffusiemeganisme. Vir PHEMA gelaai met 5 gew.% aspirien of vitamien B12, is die beste waardes van die waterdiffusiekoëffisiënte albei gevind as 1.3 ± 0.1 × 10-11 m2 s-1 by 37 °C, terwyl die waardes vir die polimeer gelaai met 10 gew. % van die middels was effens hoër, 1.5 ± 0.1 × 10-11 m2 s-1.

Polimerisasie van polifunksionele makromolekules: sintese van 'n nuwe klas hoë molekulêre gewig poli(aminosure) deur oksidatiewe koppeling van fenolbevattende voorloperpolimere

Oksidatiewe koppeling van fenol-bevattende voorloper poli(aminosure)s, poli(α-glutamien), poli(α/β-asparagien), en poli(γ-glutamien) derivate, is ondersoek om 'n nuwe klas oplosbare poli te produseer (aminosure. Onder toepaslike reaksietoestande het die Fe-salen- en HRP-katalisatore die oksidatiewe koppeling doeltreffend geïnduseer sonder die vorming van onoplosbare gels, wat die oplosbare polimere met 'n hoë molekulêre gewig oplewer. Die oksidatiewe koppelingsgedrag is grootliks beïnvloed deur die struktuur en fenol inhoud van die voorloper polimeer. Die keuse van die substraatkonsentrasie en katalisatorhoeveelheid was deurslaggewend vir die produksie van oplosbare polimere met hoë molekulêre gewig.

Effek van tipe oppervlakaktiewe middel op oppervlakaktiewe-proteïen-interaksies by die lug-water-koppelvlak
  • Paul A. Gunning,
  • Alan R. Mackie,
  • A. Patrick Gunning,
  • Nicola C. Woodward,
  • Peter J. Wilde, en
  • Victor J. Morris

Die verplasing van die proteïene (β-laktoglobulien en β-kaseïen) vanaf 'n lug-water-koppelvlak deur die nie-ioniese (Tween 20 en Tween 60) en ioniese (natriumdodesielsulfaat, setieltrimetielammoniumbromied en liso-fosfatidielcholien-lauroyl) oppervlakaktiewe middels is gevisualiseer deur atoomkragmikroskopie (AFM). Die oppervlakstruktuur is gemonster deur die gebruik van Langmuir-Blodgett-afsetting op mika-substrate om beeldvorming in die AGS moontlik te maak. In alle gevalle is gevind dat die verplasingsproses deur die onlangs voorgestelde orogeniese meganisme plaasvind (Mackie et al. J. Colloid Interface Sci. 1999, 210, 157−166). In die geval van die nie-ioniese oppervlakaktiewe middels het die verplasing kernvorming en groei van oppervlakaktiewe domeine behels wat gelei het tot mislukking van die proteïennetwerk en daaropvolgende verlies van proteïen in die grootmaatfase. Die oppervlakdrukafhanklikheid van die groei van oppervlakaktiewe domeine en die mislukking van die netwerk is gevind om dieselfde te wees vir beide Tween 20 en Tween 60, wat toon dat die afbreek van die proteïenfilm oorheers is deur die meganiese eienskappe van die netwerk. Daar is gevind dat die verplasing van proteïen deur ioniese oppervlakaktiewe middels gekenmerk word deur kernvorming van oppervlakaktiewe domeine met min domeingroei voor mislukking van die netwerk. Daar is gevind dat die grootte van die domeine wat deur ioniese oppervlakaktiewe gevorm word beperk word deur die sterk interoppervlakaktiewe afstootkragte tussen die gelaaide kopgroepe. Sifting van hierdie heffings het gelei tot 'n toename in die grootte van die domeine. Daar is gevind dat die oppervlakdruk waarteen die netwerkkontinuïteit verlore gegaan het, afhanklik was van die tipe oppervlakaktiewe middel en, in alle gevalle, teen hoër oppervlakdrukke as wat vereis word vir nie-ioniese oppervlakaktiewe middels. Dit is toegeskryf aan oppervlakaktiewe-proteïenbinding wat aanvanklik die proteïennetwerk versterk teen lae oppervlakaktiewe konsentrasies. Bewyse verkry uit oppervlak skuifreologie ondersteun hierdie bewering.

Vergelykende studie van die eerste heterogene deasetylering van α- en β-chitiene in 'n meerstapsproses

Heterogene deasetilering van α- en β-chitiene vanaf garnale doppe en inkvishokke is vergelykend bestudeer. Elke gedeasetileerde monster, wat na neutralisasie herwin is, is volgens 'n wateroplosbare en onoplosbare fraksie (pH 8.5) gefraksioneer. Die sistematiese studie van DA's, kristalliniteitsveranderinge en verspreiding van N-asetielglukosamienreste is op die twee soorte fraksies uitgevoer. Vir die twee fraksies wat voortspruit uit 'n deasetilering in die teenwoordigheid van 50% (w/v) NaOH, vir temperature wat wissel van 80 tot 110 °C, is die aktiveringsenergieë van die reaksies naby aan 39.9 ± 1.0 en 42.8 ± 1.8 kJ mol gevind. -1 en die frekwensie faktore van botsing was van 7.2 ± 2.4 en 54.4 ± 18.5 103 min-1, vir α- en β-chitiene, onderskeidelik. Deasetilerings van wateroplosbare en onoplosbare fraksies is vergelyk, en die groot rol wat die kristalliniteitsvlak tydens deasetilering gespeel het, is bewys en, daarna, die rol van die aard van die beginchitiene op die chemiese gedrag. Dus, in sommige toestande, het ons kritieke waardes van DDA waargeneem waar die strukture ten volle amorf geword het.

Swellingsgedrag en strukturele kenmerke van koringglutenpolipeptiedfilms
  • Sandra Domenek,
  • Lothar Brendel,
  • Marie-Hélène Morel , en
  • Stéphane Guilbert

Koringglutenfilms is aan beheerde termomeganiese behandelings onderwerp om die persentasie geaggregeerde natriumdodesielsulfaat (SDS)-onoplosbare glutenproteïen te verhoog, die aggregasiereaksie was disulfiedbinding. Die reologiese eienskappe van die films is gemeet onder onderdompeling in water, waar koringglutenfilms stabiel is en slegs effense swelling toon. Die ewewigsswelling van die glutenfilms in water het afgeneem met die toename in die persentasie SDS-onoplosbare proteïenaggregate, en die frekwensie van die onafhanklike skuifmodulus het skerp toegeneem met toenemende persentasie SDS-onoplosbare aggregate. Beide bevindings bevestig dat disulfiedbinding tussen glutenproteïene die oorheersende kruisbindingsreaksie in die sisteem is. 'n Verwantskap tussen skuifmodulus en geaggregeerde proteïen wat versoenbaar is met 'n kragwet (van eksponent 3) dui op die bestaan ​​van 'n proteïennetwerk op 'n molekulêre skaal. Die klassieke Flory−Rehner-model het egter nie daarin geslaag om die verband tussen die platomodulus en die glutenvolumefraksie te beskryf nie ('n baie drastiese toename, versoenbaar met 'n magswet van 'n eksponent van ongeveer 14). Hierdie resultaat toon dat gluten nie as 'n verstrengelde polimeernetwerk beskryf kan word nie. Die interpretasie van beide verwantskappe is 'n netwerk van mesoskaal deeltjies wat op hul beurt 'n fraktale binnestruktuur het (met 'n fraktale dimensie naby aan 3).

Nuwe wateroplosbare fotosensitiseerders van Dextrans
  • Maria Nowakowska,
  • Szczepan Zapotoczny,
  • Monika Sterzel , en
  • Emilia Kot

Nuwe wateroplosbare polimeriese fotosensibiliseerders gebaseer op die natuurlike polimeerdekstraan is gesintetiseer en bestudeer. Die gemodifiseerde dektraan het fotoaktiewe antraseen (An) chromofore bevat. Hulle was oplosbaar in water met die oplosbaarheid wat afgeneem het met 'n toename in die aantal An-dele wat aan die polimeriese ketting gebind is. In waterige oplossings het die makromolekules 'n kompakte konformasie aangeneem wat gelei het tot die vorming van hidrofobiese mikrodomeine. Die eienskappe van hierdie domeine is gekenmerk met molekulêre probes soos perileen en pirazolo-kinolien afgeleide. Die polimeer wat in die UV/vis-gebied geabsorbeer is en fotosensibiliseerde reaksies bemiddel deur energie en/of elektronoordrag van elektronies opgewekte An na die molekules van organiese verbindings wat in polimeriese mikrodomeine opgelos is of in water woon.

Dinamika van die Escherichia coli O91 O-Antigeen polisakkaried in oplossing soos bestudeer deur koolstof-13 KMR ontspanning

Die dinamika van die O-antigeen deel van die lipopolisakkaried van die enterohemorragiese Escherichia coli O91 is in oplossing bepaal deur gebruik te maak van 13C KMR ontspanningsmetings by twee magnetiese veldsterktes, 9.4 en 14.1 T, en sodoende die toetsing van verskeie dinamiese modelle vergemaklik. Die biologiese herhalende eenheid, bestaande uit vyf suikerresidu en substituente, kon deur spektrale analise van verskillende 1H,13C korrelasies bepaal word en deur die ontspanningsdata bevestig word. Daar is getoon dat die terrein spesifiek 13C-gemerkte materiaal ~10 herhalende eenhede met 'n nou verspreiding het. 'n Modelvrye analise van die ontspanningsdata het 'n komplekse dinamiese gedrag aan die lig gebring waar die suikerresidue beskryf kon word deur 'n globale korrelasietyd (τm = 5.4 ns), veralgemeende ordeparameters (S2 ≈ 0.63) en verskillende korrelasietye vir interne bewegings verwant. tot hul posisie in die herhalende eenheid langs die polimeer (τe ≈ 360−520 ps). Een van die suikerreste het boonop 'n chemiese uitruilbydrae getoon. Verder is 'n substituent op 'n ander suikerresidu beskryf deur twee orde parameters (Sf2 = 0.51 en Ss2 = 0.21). Die oplossingsdinamika van die polisakkaried word dus beskryf deur hoogs ingewikkelde bewegings, beide in amplitude en tydskale. Hierdie resultate is van betekenis in die algemene beskrywing van polisakkariede wat bakteriële seloppervlaktes omring en in die aanbieding van antigeniese epitope aan die immuunstelsel van 'n binnegevalle gasheer.

In vitro hidrolise van poli(l-laktied) kristallyne residue as kristalliete met verlengde ketting: II. Effekte van hidrolise temperatuur

Die effekte van hidrolise temperatuur op die hidrolise gedrag en meganisme van poli(l-laktied) kristallyne residue of verlengde ketting kristalliete is ondersoek in fosfaat gebufferde oplossing (50-97 °C), met behulp van gel permeasie chromatografie en differensiële skandering kalorimetrie (DSC) ). Die hidrolise van die kristallyne residue het voortgegaan vanaf hul oppervlak wat saamgestel is uit baie kort kettings met 'n vrye punt langs die kettingrigting, ongeag die hidrolise temperatuur, maar die hidrolise vanaf hul laterale oppervlak kon nie opgespoor word nie. Die aktiveringsenergie van hidrolise vir die kristallyne residue (verlengde-ketting kristalliete) is geëvalueer as 18.0 kcal mol-1 (75.2 kJ mol-1). Die monotoniese smelttemperatuur (Tm) en kristalliniteit dalings het plaasgevind na hul aanvanklike baie klein verhogings, uitgesluit die monotoniese kristalliniteit afname by 97 °C met geen aanvanklike verhoging nie. Die Tm-afname weerspieël die verminderde dikte van die kristallyne residue. Die ewewig Tm van die kristallyne residue (verlengde-ketting kristalliete) is geskat op 464.5−464.9 K.Die vrye-energiewaardes vir die oppervlak wat bestaan ​​uit baie kort kettings met 'n vrye punt, wat langs die lug is (of stikstof tydens DSC-skandering), is bereken as 55.6−56.4 erg cm-2 vir samesmeltingswarmte per eenheid massa = 135 J g-1. Die verkryde oppervlakvrye energiewaardes is aansienlik hoër as dié vir die oppervlak wat bestaan ​​uit voukettings, bindkettings en die kettings met 'n vrye punt, wat aan dieselfde soort amorfe kettings (39.9 erg cm-2) grens.

Versnelde bioafbraak van poli(vinielalkohol) deur glukosidasies van die hidroksielgroepe of toevoeging van suikers
  • Akinori Takasu,
  • Mizuho Takada,
  • Hisashi Itou,
  • Tadamichi Hirabayashi, en
  • Takatoshi Kinoshita

Bioafbreekbaarheid van N-asetiel-d-glukosamien (GlcNAc)- (1) en chitobiose-gesubstitueerde (2) poli(vinielalkohol)s (PVA)s in 'n grondsuspensie (pH 6.5) is vir 40 dae by 25 °C ondersoek . Biochemiese suurstofbehoefte van 1 met 'n substitusiegraad van 0.2−0.3 (DP = 430−480) was hoër as dié van PVA onder die degradasie toestand. Grootte-uitsluitingchromatografie, 1H KMR, en Fourier-transformasie infrarooi metings van die herwonne monster het aangedui dat biodegradasie van die PVA hoofketting versnel is deur gedeeltelike glikosidering van hidroksielgroepe in PVA. Soortgelyke versnelling is waargeneem in 'n PVA/GlcNAc (50:50, w/w) mengsel. Mikrobes wat verband hou met degradasie van die geglikosideerde polimere is in 'n kultuurmedium gekweek wat die grondsuspensie en die polimeer as die koolstofbron insluit. Poliakrielamied gelelektroforese (SDS-PAGE) en IR metings het aangedui dat 'n selvrye uittreksel afkomstig van GlcNAc-gesubstitueerde PVA verskil van dié in die PVA/GlcNAc mengsel. Die resultate het voorgestel dat die PVA-hoofketting in GlcNAc-gesubstitueerde PVA deur 'n ander mikro-organisme of via 'n meganisme anders as dié in die mengsel geklief is. Chitobiose-gesubstitueerde PVA 2 het meer verhoogde versnelling getoon, wat aandui dat die suikerlengte die afbreekbaarheid beïnvloed het.

Glukose-responsiewe polimeergel-draende fenielboraatderivaat as 'n glukose-waarnemende eenheid wat by die fisiologiese pH werk

Die werk poog om 'n totaal sintetiese, glukose-responsiewe polimeergel met 'n fenielboraatderivaat as 'n sensordeel vir glukose voor te berei vir toekomstige gebruik as 'n selfgereguleerde insulienafleweringstelsel. Die molekulêre strategieë om die sisteem in staat te stel om onder fisiologiese toestande (pH 7.4, 37 °C) te bedryf word aangebied wat die gebruik van 'n nuwe fenielboraatafgeleide <4-(1,6-dioxo-2,5-diaza-7- behels) oksamiel) fenielboorsuur: DDOPBA>met 'n aansienlik lae pKa (~7.8), die aanvaarding van poli(N-isopropylmetakrilamied) (PNIPMAAm) vir die hoofketting, wat self 'n skerp termo-geïnduseerde fase-oorgang by sy LCST rondom 40 ° ondergaan C, sowel as die bekendstelling van 'n karboksielgroep van metakrielsuur as die derde komonomeer. Glukose-responsiewe gedrag van die verkry gels is geëvalueer gebaseer op die veranderinge in die ewewig swel graad bepaal in die teenwoordigheid en die afwesigheid van glukose, vir verskeie pH en temperatuur toestande. As gevolg van die gekombineerde molekulêre effekte is 'n voldoende sensitiwiteit van die sisteem by fisiologiese pH en in die temperatuurreeks naby aan die fisiologiese toestand soos 30 °C bewerkstellig. Verder is die glukose-geïnduseerde deurlopende volume veranderinge van die gels gedemonstreer onder daardie toestande, wat op 'n merkwaardige konsentrasie-afhanklike wyse plaasgevind het. In hierdie eksperimente is die kritieke glukosekonsentrasies waargeneem om die gels se reaksies in die reeks van normoglisemiese suikervlakke te veroorsaak. Hierdie waarnemings kan ons 'n uitstekende vooruitsig gee vir die gebruik van die gel as 'n selfgereguleerde, insulienafleweringstelsel wat die vrystelling diskreet by die normoglukemie omskakel.

Morfologie en eienskappe van sojaproteïen isolaat termoplaste versterk met chitien snorhare

Omgewingsvriendelike termoplastiese nanosamestellings is suksesvol ontwikkel met behulp van 'n kolloïdale suspensie van chitien snorbaarde as 'n vuller om sojaproteïenisolaat (SPI) plastiek te versterk. Die chitien snorbaarde, met lengtes van 500 ± 50 nm en deursnee van gemiddeld 50 ± 10 nm, is deur suurhidrolise van kommersiële chitien voorberei. Die afhanklikheid van morfologie en eienskappe op die chitien-snor-inhoud in die reeks van 0 tot 30 gew. % vir die gliserol-geplastiseerde SPI-nanosamestellings is ondersoek deur dinamiese meganiese termiese analise, skandeerelektronmikroskopie, sweleksperiment en trektoetsing. Die resultate dui daarop dat die sterk interaksies tussen vullers en tussen die vuller en SPI matriks 'n belangrike rol speel in die versterking van die komposiete sonder om in te meng met hul bioafbreekbaarheid. Die SPI/chitien snor nanosamestellings het teen 43% relatiewe humiditeit in beide treksterkte en Young se modulus toegeneem van 3.3 MPa vir die SPI-vel tot 8.4 MPa en van 26 MPa vir die SPI-vel tot 158 ​​MPa, onderskeidelik. Verder lei die inkorporering van chitien-snor by die SPI-matriks tot 'n verbetering in waterweerstand vir die SPI-gebaseerde nanosamestellings.

Konstruksie, Molekulêre Modellering en Simulasie van Mycobacterium tuberkulose Selmure

Die mikobakteriese selwand is buitengewoon dik en dig en bestaan ​​hoofsaaklik uit (1) langkettingvetsure, die mikolsure, en (2) 'n unieke polisakkaried, arabinogalaktaan (AG). Hierdie twee chemiese bestanddele is kovalent gekoppel deur esterbindings. Minnikin (The Biology of the Mycobacteria Academic: London, 1982) het voorgestel dat die mikobakteriese selwand saamgestel is uit 'n asimmetriese lipieddubbellaag. Die binneste pamflet van die selwand bevat mikoliessure wat kovalent aan AG gekoppel is. Daar word geglo dat hierdie binneste pamflet die laagste deurlaatbaarheid vir organiese verbindings van die algehele selwand het. Konformasiesoektog en molekulêre dinamika-simulasie is gebruik om die konformasieprofiel van AG en die konformasies en strukturele organisasie van die mikoliensuur-AG-kompleks te verken, en oor die algemeen is 'n binnebladmolekulêre model van die selwand gekonstrueer. Daar is gevind dat die terminale arabinose-reste van AG wat dien as skakels tussen AG en mikoliensure in vier hoof chemiese konfigurasies bestaan. Die mikolaat-koolwaterstofkettings is vas gepak en loodreg op die "vlak" wat gevorm word deur die suurstofatome van die 5-hidroksielgroepe van die terminale arabinose-reste. Vir Mycobacterium tuberculosis word die gemiddelde pakafstand tussen mikolsure geskat op ongeveer 7,3 Å. Dus word Minnikin se model deur hierdie berekeningsstudie ondersteun. Oor die algemeen bied hierdie modellering en simulasie benadering 'n manier om die meganisme van lae deurlaatbaarheid van die selwand en die intrinsieke geneesmiddelweerstand van M. tuberculosis te ondersoek. Daarbenewens is monolaag modelle gebou vir beide dipalmitoylfosfatidieletanolamien en dimiristoylfosfatidielcholien, twee algemene fosfolipiede in onderskeidelik bakteriese en dieremembrane. Strukturele vergelykings van hierdie selwand fosfolipied membraan modelle is gemaak met die M. tuberculosis selwand model.

Molekulêre Modellering en Simulasie van Mycobacterium tuberculosis Selwanddeurlaatbaarheid

Daar word vermoed dat die lae deurlaatbaarheid van die mikobakteriese selwand bydra tot die intrinsieke geneesmiddelweerstand van mikobakterieë. In hierdie studie word die deurlaatbaarheid van die Mycobacterium tuberculosis selwand deur rekenaarsimulasie bestudeer. Dertien bekende middels met uiteenlopende chemiese strukture is gemodelleer as opgeloste stowwe wat vervoer ondergaan oor 'n model vir die M. tuberculosis selwand. Die eienskappe van die opgeloste-membraankomplekse is deur middel van molekulêre dinamika-simulasie ondersoek, veral die diffusiekoëffisiënte van die opgeloste stof-molekules binne die selwand. Die molekulêre vorm van die opgeloste stof is 'n belangrike faktor vir deurdringing deur die M. tuberculosis selwand. Oorheersende laterale diffusie binne, in teenstelling met transversale diffusie oor, die membraan/selwandstelsel is waargeneem vir sommige opgeloste stowwe. Die mate van laterale diffusie relatief tot transversale diffusie van 'n opgeloste stof binne 'n biologiese selmembraan kan 'n belangrike bevinding wees met betrekking tot absorpsieverspreiding, metabolisme, eliminasie en toksisiteitseienskappe van geneesmiddelkandidate. Molekulêre ooreenkomsmaatstawwe tussen die opgeloste stowwe is bereken, en die resultate dui daarop dat verbindings met hoë molekulêre ooreenkoms soortgelyke vervoergedrag in 'n gemeenskaplike membraan/selwand omgewing sal vertoon. Daarbenewens is die diffusie koëffisiënte van die opgeloste stof molekules oor die M. tuberculosis selwand model vergelyk met dié oor die monolae van dipalmitoylfosfatidieletanolamien en dimiristoylfosfatidielcholien, is twee algemene fosfolipiede in bakteriese en diere membrane. Die verskille tussen hierdie drie groepe diffusiekoëffisiënte is waargeneem en ontleed.

Fotogeïnduseerde graft-kopolimeer sintese en karakterisering van metakrielsuur op natuurlike bioafbreekbare lignosellulosevesel

UV-straling-geïnduseerde entkopolimerisasie van metakrielsuur op natuurlike lignosellulose (jute) vesel is uitgevoer beide deur "gelyktydige bestraling en enting" en deur voorbestraling metodes met behulp van 1-hidroksisikloheksiel-fenielketoon as 'n fotoinisieerder. In die "gelyktydige bestraling en enting" metode is die variasie van entgewig met UV-bestralingstyd, monomeerkonsentrasie en die konsentrasie van fotoinisieerder ondersoek. In die geval van die voorbestralingsmetode het die inkorporering van 2-metiel-2-propeen 1-sulfonsuur, natriumsout, in die entreaksie-oplossing 'n uiters belangrike rol gespeel in die onderdrukking van die homopolimeer/gel-vorming en die fasilitering van entkopolimerisasie. Die optimum waarde van die reaksieparameters op die persentasie enting is geëvalueer. In vergelyking het resultate getoon dat die metode van entkopolimeer sintese 'n beduidende invloed op entgewig het. Die studie oor die meganiese en termiese eienskappe van geënte monsters is uitgevoer. Die resultate het getoon dat die persentasie enting 'n beduidende effek het op die meganiese en termiese eienskappe in die geval van geënte monsters. Met inagneming van die waterabsorpsie-eienskap, het die jute-poli(metakrielsuur)-geënte monster 'n maksimum tot 42% toename in hidrofilisiteit getoon met betrekking tot dié van die "soos ontvang" monster. Verswakte totale refleksie infrarooi studies dui daarop dat die skatting van die graad van enting bereik kan word deur bandintensiteite te korreleer met die persentasie entgewig.

Proteïen-adsorpsie-modaliteite op poli-elektroliet-meerlae

Proteïenadsorpsie op poli-elektroliet-multilae (PEMU's) is geëvalueer deur 'n kombinasie van sintetiese poli-elektroliete en proteïene, insluitend serumalbumien, fibrinogeen en lisosiem, te gebruik. Veranderlikes soos oppervlak- en proteïenlading, polimeerhidrofobisiteit en hidrofiele afstoting is ingestel om interaksiemeganismes te ondersoek. Kwantitatiewe analise met reflektansie Fourier-transformasie infrarooi spektroskopie, optiese golfleiding en UV-vis absorpsie, tesame met kwalitatiewe inligting van atoomkragmikroskopie, het 'n gekoördineerde beeld verskaf vir wat proteïenadsorpsie dryf en hoe die molekules op die meerlaagoppervlak geplaas is. Daar is gevind dat multilae wat 'n spesifieke oppervlaklading dra, biomolekules gesorbeer het as hulle van teenoorgestelde lading was, wat beduidende ladings binne die grootmaat PEMU oplewer. Adsorpsie van soortgelyke gelaaide proteïene, as oppervlakaggregate, het in 'n baie laer mate plaasgevind, aangedryf deur nie-elektrostatiese kragte. 'n Diblokkopolimeer wat 'n hidrofiele poli(etileenoksied)-blok bevat, was in staat om proteïenadsorpsie verder te minimaliseer as gevolg van hidrofiele afstoting, alhoewel nie een van die oppervlaktes wat getoets is, proteïenadsorpsie heeltemal oorwin het nie. Poli(akrielsuur) homopolimeer was egter redelik effektief in hierdie opsig. 'n Samestellingsgradiënt, wat tydens meerlaagopbou gevorm is, het 'n gradiënt in hidrofilisiteit geïnduseer deur die PEMU, wat 'n doeltreffende en ekonomiese metode is om 'n proteïenbestande oppervlak te skep.

Silica Nanocasts van Houtvesels: 'n Studie van Sel-Wall Toeganklikheid en Struktuur
  • Per Valdemar Persson,
  • Jonas Hafrén,
  • Andrew Fogden,
  • Geoffrey Daniel, en
  • Tommy Iversen

Die porositeit en die beskikbare oppervlakarea van 'n lignosellulosevesel kan die toeganklikheid en reaktiwiteit in derivatiserings- en modifikasiereaksies beïnvloed omdat die poreuse selwandnetwerk die boonste groottelimiet bepaal vir molekules wat die binnekant van die muur kan binnedring en reageer. Om inligting te verkry aangaande die toeganklikheid van die poreuse selwand van houtvesels, is sol-gel mineralisasie ondersoek. Hout- en kraftpulpmonsters van Noorse spar is geïmpregneer met 'n silika sol−gel en daarna verhit (gekalsineer) en omskep in gestruktureerde mesopore silika. Mikroskopiestudies (omgewingsskanderingselektronmikroskopie, transmissie-elektronmikroskopie, TEM) op die silika-afgietsels het getoon dat die driedimensionele argitektuur van die hout- en pulpveselselwand tot op die nanometervlak geopenbaar is. Beeldanalise van TEM-mikrofoto's van silikafragmente van die nooit-gedroogde pulp het volledige infiltrasie van die selwandleemtes en mikroholtes (gemiddelde porieëwydte 4.7 ± 2 nm) deur die sol-gel en die teenwoordigheid van sellulose fibrille met 'n breedte van 3.6 geopenbaar ± 1 nm. Sellulose fibrille van dieselfde breedte as wat deur beeldanalise getoon is, is ook geïdentifiseer deur stikstof adsorpsie metings van die poriegrootte verspreiding in die replikas.

Poli(amidoamien) soutvorm: effek op pH-afhanklike membraanaktiwiteit en polimeerkonformasie in oplossing
  • Ka-Wai Wan,
  • Beatrice Malgesini,
  • Ilario Verpilio,
  • Paolo Ferruti,
  • Peter C. Griffiths,
  • Alison Paul,
  • Anthony C. Hann, en
  • Ruth Duncan

By blootstelling aan 'n suur pH veroorsaak lineêre poli(amidoamien)s (PAA's) membraanversteuring en het gevolglik potensiaal as endosomolitiese polimere vir die intrasellulêre lewering van gene en toksiene. Vorige studies het slegs PAA's in die hidrochloriedvorm gebruik. Die doel van hierdie studie was om sistematies die effek van die PAA-teenioon op pH-afhanklike membraanaktiwiteit, algemene sitotoksisiteit en PAA-oplossingseienskappe te ondersoek om te help met die optimalisering van PAA-struktuur vir verdere ontwikkeling van PAA−proteïenkonjugate. PAA's (ISA 1, 4, 22 en 23 Mw 10 000-50 000 g/mol) is gesintetiseer om 'n biblioteek van PAA's te verskaf met verskillende teenione insluitend die asetaat-, sitraat-, hidrochloried-, laktaat-, fosfaat- en sulfaatsoute. pH-afhanklike membraanaktiwiteit is geassesseer met behulp van 'n rot rooibloedsel hemolise-toets (uitgevoer teen 'n begin-pH van 7.4, 6.5 of 5.5 1 mg/ml 1 uur), en algemene sitotoksisiteit is ondersoek met behulp van 'n muriene melanoomsellyn (B16F10) en 'n menslike blaas endoteelagtige sellyn (ECV-304). Terwyl poli(etileenimien) hemolities was by die begin pH van 7.4 by 1 uur [~50% hemoglobien (Hb) vrystelling], was nie een van die PAA soute hemolities by 'n begin pH van 7.4 of 6.5 nie. Alhoewel PAA-asetaat, -sitraat en -laktaat ook nie-hemolities was by die begin-pH van 5.5, het die sulfaat- en hidrochloriedvorms beduidende hemolise veroorsaak (tot 80% Hb-vrystelling) en ISA 22 en 23 fosfaat was ook merkbaar hemolities (~70% Hb vrystelling). Hierdie teenioon-spesifieke verskille was ook duidelik sigbaar met behulp van skandeerelektronmikroskopie, wat gebruik is om die rooibloedselmorfologie te visualiseer. Alle PAA's was relatief nie-toksies (IC50 ≥ 300−5000 μg/mL) in vergelyking met poli-l-lisien (IC50 = 2−10 μg/mL), die PAA hidrochloried soute het die grootste sitotoksisiteit geproduseer, en die B16F10 selle was meer sensitief as die ECV-304-selle. Kleinhoek neutronverstrooiing het voorgestel dat ISA 23 hidrochloried 'n groter hidrodinamiese radius (5.1 ± 0.2 nm) as die sitraatsout (3.1 ± 0.2 nm) gehad het. Hierdie resultate verskaf indirekte bewyse vir die sout- en pH-afhanklike veranderinge in die konformasie van die polimeerspoel. Hierdie studie demonstreer duidelik die belangrikheid van optimalisering van die teenioonvorm wanneer endosomolitiese polimere ontwikkel word wat ontwerp is om pH-afhanklike membraanpermeabilisering te bemiddel.

Nuwe bioafbreekbare polifosfaat-kruisskakelaar vir die maak van bioversoenbare hidrogel
  • Yasuhiko Iwasaki,
  • Chigusa Nakagawa,
  • Michiko Ohtomi,
  • Kazuhiko Ishihara, en
  • Kazunari Akiyoshi

Om 'n nuwe bioafbreekbare kruisbinder te verkry, is polimeriseerbare polifosfaat (PIOP) gesintetiseer deur ring-oop-polimerisasie van 2-i-propiel-2-okso-1,3,2-dioksafosfolaan met 2-(2-okso-1,3) ,2-dioksafosforieloksietielmetakrilaat) (OPEMA). Die aantal gemiddelde molekulêre gewig van die PIOP was 1.2 × 104, en die aantal OPEMA eenhede in een PIOP molekule was 2.2. Nie-ensiematiese afbraak van die PIOP is in verskeie pH waterige media geëvalueer. Die graad van hidrolise was afhanklik van die pH, dit wil sê, dit het toegeneem met 'n toename in die pH van die medium. By pH 11.0 het die PIOP binne slegs 6 dae heeltemal afgebreek. Die poli[2-metakriloyloksietielfosforielcholien (MPC)] wat met die PIOP gekruis is, is deur radikale polimerisasie voorberei. Hierdie polimeer kon hidrogel vorm, en die vrye waterfraksie in die hidrogel was hoog. Die ensiematiese aktiwiteit van tripsien in kontak met die hidrogel was soortgelyk aan dié in bufferoplossing. Daar is geen nadelige effek wat deur die hidrogel veroorsaak word om die funksie van die tripsien te verminder nie. Die sitotoksisiteit van poli(MPC) en gedegradeerde PIOP is geëvalueer deur v79-selle te gebruik, en dit is in beide gevalle nie waargeneem nie. Ten slotte, PIOP is 'n hidroliseerbare polimeer wat as 'n kruisbinder gebruik kan word, en nuwe hidrogels met bioafbreekbaarheid en bioversoenbaarheid is berei van poli(MPC) wat met die PIOP gekruis is.

Effekte van die molekulêre struktuur van twee amfifiliese antidepressante middels op die vorming van komplekse met menslike serumalbumien

Interaksies van twee amfifiele antidepressante middels, imipramien en desipramienhidrochloriede, met die bloedproteïen menslike serumalbumien (HSA) is ondersoek om 'n begrip te verkry van die uitwerking van geneesmiddelmolekulêre struktuur op die komplekse vorming van geneesmiddelproteïenmolekules. Om die meganismes van sulke effekte toe te lig, is die proteïen-antidepressante interaksies in waterige gebufferde oplossings van pH 3.0 en 5.5 (iso-elektriese punt van HSA = 4.9) ondersoek deur gebruik te maak van geleidingsvermoë, ζ potensiaal en dinamiese ligverstrooiing. 'n Toename in die kritieke miselkonsentrasie van beide antidepressante is opgespoor as gevolg van uitgebreide binding aan die proteïen. Uit ζ-potensiaalmetings is die Gibbs-energieë van adsorpsie van die middels op die proteïen afgelei met behulp van die voorgestelde modelle van Kayes en Ottewill en Watanabe. Metings van die hidrodinamiese radiusse van HSA-antidepressante komplekse as 'n funksie van die geneesmiddelkonsentrasie het 'n geleidelike toename in grootte van 'n versadiging eerder as 'n denaturasieproses van die proteïen getoon. 'n Groter geneesmiddeladsorpsie by pH 5.5 as by pH 3.0 is ook waargeneem, as gevolg van 'n belangriker spesifieke binding by eersgenoemde pH.

Bioafbreekbare films van gedeeltelik vertakte poli(l-laktied)-co-poly(ε-kaprolaktoon) kopolimeer: ​​Modulasie van fasemorfologie, plastisasie-eienskappe en termiese depolimerisasie

Ons doen verslag oor die modulasie van fasemorfologie, plastiseringseienskappe en termiese stabiliteit van films van gedeeltelik vertakte poli(l-laktied)-ko-poli(ε-kaprolaktoon) kopolimeer (PLLA-ko-PCL) met byvoegings van lae molekulêre gewig verbindings , naamlik triëtielsitraatester, diëtielftalaat, diepoksiepolieter (poli(propileenglikol) diglisidieleter), en met geëpoksideerde sojaboonolie (ESO). Die PLLA-ko-PCL/polieterfilms het aansienlike stabiliteit teen termiese depolimerisasie, hoë filmbuigsaamheid en goeie plastiseringseienskappe getoon, waarskynlik as gevolg van kruisbinding en kettingvertakkingsvorming tussen diepoksiegroepe met beide die eindkarboksiel- en hidroksielgroepe van die PLLA-kopolimeer (aanvanklik teenwoordig of gegenereer tydens die afbraakproses) om onderskeidelik primêre ester- en eterbindings te produseer. Daar is gevind dat diëtielftalaat en triëtielsitraat ester doeltreffende weekmakers vir PLLA kopolimeer is in terme van glasoorgang en meganiese eienskappe, maar die meer wateroplosbare weekmaker triëtielsitraat het 'n dramatiese verlies in die molekulêre gewig van die kopolimeer veroorsaak. Alhoewel ESO nie die rol van 'n weekmaker kan speel nie, stabiliseer en vertraag dit aansienlik termiese depolimerisasie van die PLLA-kopolimeermatriks, moontlik as gevolg van 'n reaksie tussen epoksiegroepe met die eindkarboksiel- en hidroksielgroepe van die PLLA-kopolimeer. Die teenwoordigheid van ESO in PLLA-ko-PCL/ESO/triëtielsitraatmengsels het die verenigbaarheid en mengbaarheid van die weekmaker met die PLLA-kopolimeermatriks verbeter, die meganiese eienskappe (verlenging by breek) aansienlik verbeter en die kopolimeer teen termiese depolimerisasie aansienlik gestabiliseer. Dit lyk waarskynlik dat die epoksiegroepe nie net met die eindhidroksiel- en karboksielgroepe van die kopolimeer in wisselwerking tree nie, maar ook met die hidroksielgroep van triëtielsitraat weekmaker om 'n nuwe eterbinding (C−O−C) as die kruisbindingseenheid te produseer . Aan die ander kant, vir PLLA-co-PCL/ESO/polyether-mengsels, (80/10/10) verwring geëpoksideerde olie die kompaktheid van die mengsel deur die voorgestelde verstrengeling tussen karboksiel-, hidroksiel- en diepoksiegroepe van poliëter te verminder en die hoë verlengingseienskappe wat andersins in die PLLA-co-PCL/polyether films waargeneem word. Die multikomponentbenadering tot modulering van poli(l-laktied)-ko-poli(ε-kaprolaktoon) kopolimeerfilms deur gebruik te maak van epoksieverbindings en weekmakers en die insig in die aard van verskeie PLLA-matrikse wat hier aangebied word, bied voordele vir 'n breë ingenieurswese van PLLA-kopolimeerfilms met gewenste fisiese eienskappe en meerfasegedrag vir doeltreffende gebruike in toekomstige tegniese toepassings.


Komplekse ligvelde

Eksperimentele studies het getoon dat komplekse 3D-mikrostrukture gepolimeriseer kan word deur veelvuldige fokus wat geskep en vertaal word deur 'n holografiese ruimtelike ligmodulator (SLM) 171 en kan ontgin word tot die diffraksiebeperkte ruimtelike resolusie 172 . Dit maak doeltreffende generering van tot 10 onafhanklike brandpunte vir parallelle holografiese fs DLW moontlik. Tans verseker 'n algemene SLM 'n 60 Hz-verversingstempo, maar dit kan verder verhoog word deur die toepassing van vinniger modulators wat kommersieel beskikbaar is (200 Hz) met selfs hoër tempo's wat in die nabye toekoms verwag word 173 .

Wanneer SLM te stadig is vir 'n toepassing, kan 'n optiese element gemaak word vir 'n spesifieke fasepatroon wat benodig word vir laservervaardiging. Onlangs, vir materiaalverwerking met behulp van fs Airy beams, is so 'n optiese element in glas gemaak deur 'n vorm-dubbelbrekende patroon 174 . Lugbalke is voordelig vir glaskraf, sny en komplekse rand- en hoekvorming op 'n werkstuk. Met die Airy beam-skrip en glasbreek is 'n spontane selflosmaak van 'n veselagtige struktuur geïnduseer, wat 'n alternatiewe manier bied om glaskragte 174 te vervaardig.

Ontwikkeling van straalvorming lei tot oplossings waarin gelyktydige beheer van tydsberekening, posisionering, fase en polarisasie van die een of meer laserpulse uitgevoer word. Oppervlak- of grootmaatwysiging van deursigtige materiale word minder duidelik in die geval van hoë-intensiteit ultrakort laserpulse. Hoë intensiteit kan binne die materiaal geskep word by sy optiese deursigtigheidsvenster sowel as in ondergrondse streke. Deur 'n hoëdigtheid elektroniese opwekking te skep, tree 'n nuut ingevoerde koppelvlak dan op as 'n verbygaande meta-oppervlak wat reageer op verskillende parameters van die inkomende lig: polarisasie, ruimtelike en tydelike tjirp, ponderomotiewe aksie teen hoë intensiteit en hoekmomentum van die straal.

Nanoteksturering deur polarisasiebeheer

In baie gevalle is dit reeds bewys dat piekintensiteit 'n belangriker parameter is as die totale energiedosis vir die vereiste modifikasie. Die invloed van ander parameters kan egter ook baie belangrik wees—byvoorbeeld, die polarisasie word aktief bestudeer in beheer van ablasie en vorming van (nano-)rimpelings.

Die strukturering van materiale deur ultrakort laserpulse het nuwe morfologieë in nanoteksturering van die oppervlak en volume gedemonstreer deur self-georganiseerde kwasi-periodieke strukture-rimpelings 29, 84, 175, 176. Foto-opwekking van elektron-gat vaste toestand sowel as afbreekplasmas lei tot die vorming van sub-golflengte periode rimpelings deur afdruk van 'n oppervlak golf op die substraat-plasma koppelvlak. 'n Oppervlakgolf op 'n plasma word geskep wanneer die werklike deel van diëlektriese permittiwiteit ℝ ɛ ∗ <−n 2, waar n is die brekingsindeks van die diëlektriese medium en 'n fase wat ooreenstem tussen die oppervlakgolf en die k-vektor van fotone word nagekom. Omdat die TM-modus met E-veld gepolariseer in die invalsvlak (p-polarisasie) die doeltreffendste is om die oppervlakgolf te lanseer, het die meeste van die waargenome rimpelings op die oppervlak 'n oriëntasie loodreg op die E-veld (of 'n golf vektor k van die rimpelrooster is parallel aan E). Gevolglik word polarisasie een van die sleutelbeheerparameters vir oppervlak- en in-volume vorming van rimpelings, wat volgende getoon word vir die geval van arbitrêre en gelyktydige beheer van verskeie strale.

Dinamiese intydse straalvorming

Die polarisasie en golffront kantelbeheer bied 'n manier om oppervlak nanoteksturering en rimpelvorming te manipuleer. Figuur 12 toon 'n metode om arbitrêre polarisasie voor te berei, insluitend vektoriale strale deur gebruik te maak van SLM's en polariserende optika: λ/4 en λ/2 kwart- en halfgolfplate QWP en HWP, onderskeidelik 169 . Die polarisasie van die uitsetstraal Euit is gegee:

Optiese opstelling met twee SLM's vir onafhanklike beheer van die kanteling en polarisasie van die golffront. HWP-, QWP- en SLM-fasemaskers laat 'n arbitrêre beheer van die polarisasie en golffrontkantel toe. SEM-beelde van die enkeldeur-skandering-ablasie van indiumtinoksied met aangrensende lyne wat anders gepolariseer is. Weergegee met toestemming van Verw. 169. Taylor & Francis Bpk., http://www.tandfonline.com. Alle regte voorbehou.

waar Ein is die Jones-vektor van die lineêr gepolariseerde insetstraal, die subskripsies H en V is die asimutale hoeke van die onderskeie HWP- en QWP-plate, en α, β is die fasevertraging wat onderskeidelik op die paar SLM'e toegepas word. Die golffront en polarisasie van die uitsetstraal word onafhanklik beheer deur te kies α en β. Vir 3D-vervaardiging is SLM's 74, 177 ook nuttig vir kompensasie van aberrasies - veral sferiese - as gevolg van 'n brekingsindeks-wanverhouding tussen die substraat en die werkstuk en 'n ander fokusdiepte 178 . Lugbalke 179 kan gemaak word met behulp van SLM's en is baie belowend in lasersnytoepassings soortgelyk aan die Bessel-Gauss-balke 180.

Verskillende inkarnasies van polarisasie- en fasebeheeropstellings met behulp van SLM's, diffraktiewe optiese elemente en aksikonense kan gebruik word om ligintensiteitsverspreidings te genereer, soos doughnut, Gaussian-Bessel 181, 182 of plat-top. Eksperimentering met sulke balke is tans 'n aktiewe veld van ondersoek saam met die beheer van ruimtelike-temporele fokusering 168. Skikkings van balke met individuele beheer van polarisasie, intensiteit profiel en voorkant kantel kan vervaardiging versnel en meer doeltreffend gebruik laser krag in industriële toepassings 183 .


6 BIOMATERIALE

6.1 Borsrekonstruksie deur gebruik te maak van steiers

6.1.1 Vetafgeleide stamselle en outoloë vet

Onlangse studies toon 'n toenemende potensiaal van outoloë vetoordrag as 'n effektiewe bron vir effektiewe borsrekonstruksie. Outoloë vetoordrag, ook bekend as vetoorplanting, is 'n redelik nuwe tegniek, wat behels dat vetweefsel uit die pasiënt se liggaam verwyder word, soos die bobeen, maag en boude deur liposuiging. Hierdie weefsel word dan in vloeistof verwerk en in hul borsgebied ingespuit om die bors te herskep. Die prosedure word beskryf as "superieur" vir sagteweefselvergroting, as gevolg van sy reeks eienskappe, soos bioversoenbaarheid en veelsydigheid.

Dit is ook nie-immunogenies nie, dus veroorsaak dit geen negatiewe immuunreaksies nie, terwyl dit soortgelyke meganiese eienskappe as borsweefsel het. Verder lyk dit natuurliker in vergelyking met inplantings of pedikelflappe en het dit 'n minimale komplikasie tydens genesing. As gevolg van hierdie eienskappe is daar 'n groter fokus op die potensiaal vir vetweefsel-ingenieurswese om voldoende hoeveelhede vet vir borsrekonstruksie te produseer. Daarom vereis vetweefsel-ingenieurswese 'n stamsel met die vermoë vir die differensiasie in volwasse adiposiete.

LF is 'n ander vorm van vetoorplanting wat gebruik word om geringe onjuistheid in vorm, balans of posisie van 'n gerekonstrueerde bors reg te stel. Hierdie prosedure word al 'n aantal jare gebruik en is suksesvol, so dokters het gedink om te glo dat 'n volledige bors deur hierdie metode gerekonstrueer kan word.

Die veld van regeneratiewe medisyne het 'n konsekwente en betroubare bron van die vereiste stamselle gevind. Die gebruik van vetweefsel het 'n oorvloedige en toeganklike bron van volwasse stamselle gegee, veral adipose-afgeleide stamselle (ADSC's). ADSC's word op minder indringende wyse geïsoleer in vergelyking met ander stamselle en gee 'n hoër opbrengs van selle as beenmurgaspirate of naelstringbloed. ADSC's word geïsoleer uit lipoaspirate verkry deur liposuigingsprosedures. Die isolasie van ADSC's uit vetweefsel word gedoen deur dit met kollageenase te verteer, te filter en te sentrifugering. Elke prosedure kan 90-100% lewensvatbare ADSC's produseer.

Om die bors na mastektomie te herskep, sal dit baie instandhouding van groter weefselvolumes vereis in gemanipuleerde oorplantings wat deur 'n bioversoenbare steier ondersteun word. Onlangse literatuur het voorgestel dat daar 'n beperkte sukses met "steiervrye" tegnieke was. Die steiervrye metode laat ADSC's differensieer in adiposiete, terwyl dit gestimuleer word deur die aanvulling van kultuurmedia met askorbiensuur om 'n organisasie van ECM te produseer, wat velle vorm wat in dikker vetweefsel aanmekaargesit kan word. Soos genoem in die afdeling genoem "belangrikheid van steierontwerp" in hierdie literatuur, is dit die sleutel dat gemanipuleerde steier-gebaseerde konstrukte die korrekte steiermateriaal en ontwerpkeuse het. Dit is uiters belangrik om die probleme wat verband hou met volumebehoud en vaskularisasie te oorkom.

In hierdie afdeling sal 'n verkenning van bestaande literatuur oor borsrekonstruksie deur 'n weefselingenieursbenadering ondersoek word. Dit is bedoel om 'n wyer begrip te gee van hoe weefselingenieurswese vir borsrekonstruksie begin het en die huidige bevindinge wat gelei het tot verdere navorsing wat in hierdie veld uitgevoer moet word. Navorsers het die saamgestelde steiers in biologiese en sintetiese steiers gekategoriseer.

6.1.2 Biologies vervaardigde steiers

Kollageen gebaseer

Huss en Kratz (2001) het die eerste stap in die rigting van die regenereer van menslike outoloë borsweefsel op 'n driedimensionele matriks gestig en hul bevindings gepubliseer. Die prosedure is uitgevoer deur menslike melkepiteelselle en vetweefsel op kollageengel in vitro te kweek. 'n Groeipatroon van groot epiteel kolle, gevorm soos fibroblaste, is waargeneem, met preadiposiete tussenin wat 'n ronde vorm gehad het, wat met progressie in lipiede opgehoop het.

Om te oorleef, benodig selle kleefmateriaal. Daar is gevind dat tipe I kollageen 'n uitstekende poreuse struktuur het, wat dit 'n geskikte steier maak vir selmigrasie en proliferasie (Glowacki & Mizuno, 2008). Deur hierdie navorsing te gebruik, is 'n klein hoeveelheid tipe I kollageen met spons en soutoplossing in 'n polipropileenhok ingespuit wat in 'n haas se bilaterale vetkussings ingeplant is, ander natuurlike biomateriale word in Figuur 2 voorgestel. Die studie het na 12 maande 'n generasie van beduidende volumes vetweefsel van omliggende weefsel, saam met groeifaktore wat noodsaaklik is vir adipogenese en angiogenese (Tsuji et al., 2012). Adipogenese is 'n proses van seldifferensiasie, waarin preadiposiete adiposiete word en angiogenese is die ontwikkeling van nuwe bloedselle. 'n Nadeel van die proses was die polipropileenhok wat gebruik is. Dit was nie-absorbeerbaar nie en het gevind dat dit te moeilik was vir borsrekonstruksie, so verdere navorsing sal nodig wees om die optimale steier te skep.

Gedeselluleerde weefsel

Omidi et al. geïllustreer dat DAT (decellularized) steiers, wat afkomstig is van verskillende areas van 'n vroulike (bors of subkutane abdominale streek en so meer), uit lineêre elastiese en hiperelastiese eienskappe bestaan ​​het. Hulle het ook konsekwente Young se modulus van voorheen gerapporteerde vetborsweefsel gehad (Samani, Zubovits, & Plewes, 2007). Dit is as 'n voordeel beskou, aangesien dit sou beteken dat DAT-steierwerk van enige van die gebiede wat reeds genoem is, vir kommersiële gebruik verkry kan word. Die steier sal ook soortgelyke styfheid en vervormbaarheid vertoon in vergelyking met 'n natuurlike bors, wat onder swaartekraglading is van geneig tot 'n rugliggende liggaamsposisie.

Die belangrikste beperkings van biologiese steiers is vinnige ensiematiese en hidrolitiese afbraak, tesame met immunogeniese respons in vivo. Dit is die verlies van relevante eienskappe in die materiale. Daar is tegnieke ontwikkel om die tempo van degradasie te verminder, soos kruisbinding van verskeie middels en ensiematiese voorbehandeling, om sodoende robuustheid te verbeter en die integriteit te behou. Een van die belangrikste faktore van 'n biologiese steier is om meganiese ondersteuning te verskaf tydens regenerasie totdat dit volwasse genoeg is om homself te ondersteun. Ongelukkig is biologiese materiaal nie in staat om dit uit te voer nie, so huidige navorsing kyk na ander weë soos sintetiese steiers.

6.1.3 Sintetiese vervaardigde steiers

Die meerderheid sintetiese steierwerk word gesintetiseer uit termoplastiese polimere, dus kan hulle onderverdeel word na gelang van hul strukture van hidrogelvullers of 'n soliede struktuurondersteuning. Ander biomateriale word ook in Figuur 3 getoon.

Hidrogel struktuur

Soortgelyk aan biologiese steiers, beïnvloed die biochemiese en biomeganiese eienskappe van sintetiese steiers ook proliferasie en adiposietmigrasie. Hettiarachichi et al. 2012 het die styfheid van poliakrielamiedgel en die effek daarvan op adiposietdifferensiasie in vitro ondersoek. Daar is ontdek dat die gunstigste matrikse vir steiers dié was wat 'n soortgelyke styfheid as vetweefsel gehad het. Hierdie bevinding was uiters belangrik vir 'n sagteweefselondersteuning, ten einde borsweefsel te vervang.

Ander bevindings het hidrogels gevind as 'n stelsel wat gebruik kan word om dwelms af te lewer. As gevolg hiervan is poliëtileenglikol (PEG) en desaminotyrosiel-tirosienetielester (DTE) gesintetiseer om curcumin-afgeleide hidrogels te vorm. Hierdie hidrogel het die vermoë gehad om aktiewe curcumin vry te stel by hidrogel-afbraak (Wang et al., 2016). Verdere samestellings van hidrogel kon ook gesintetiseer word, deur 'n kondensasiepolimerisasieprotokol, wat sy eienskappe soos konsentrasie van curcumin en swelvermoë verander het (Shpaisman, Sheihet, Bushman, Winters, & Kohn, 2012). 'n Kombinasie van CUR50 en PEG50 was destyds as die doeltreffendste gevind, as gevolg van 'n stabiele vrystelling van curcumin en 'n kompressiemodulus wat vergelykbaar was met borsweefsel. 'n In vitro-analise het belowende resultate getoon, as 'n bioaktiewe leemtevuller vir uitgesnyde kankerweefsel. Dit was omdat die hidrogel 'n selektiewe sitotoksisiteit teen borskankerselle getoon het, terwyl geen sitotoksisiteit teenoor nie-kankeragtige primêre menslike velselle (dermale fibroblast) getoon is nie.

Ten einde borsvolume te herstel, is poliuretaan (PU)-gebaseerde steiers gebruik vir hidrogelvullers en het positiewe resultate gelewer. 'n PU-gebaseerde sagte skuim (PUF) het 'n weerstand teen moegheid en instelbare meganiese eienskappe gedemonstreer, deur die verhouding van PEG tot poliëstersegmente aan te pas (Gerges et al., 2018). 'n Optimale en gebalanseerde oplossing het 'n verbeterde hidrofiliese karakter van die steier getoon, wat die verspreiding van liggaamsvloeistowwe meer suksesvol gemaak het. Ook is ontdek dat ongedifferensieerde mesenchimale selle in vivo aan die buitenste rand van die steier geheg het en geleidelik na die middel begin beweeg het. Verder is los fibromiksoïedweefsel gedeeltelik vervang deur ten volle volwasse vetweefsel teen Dag 91 van waarnemings.

Soliede struktuur

'n Polilaktied polimeer steier is geskep met behulp van 'n 3D drukker (Chhaya, Melchels, Holzapfel, Baldwin, & Hutmacher, 2015). Dit het die vermoë gegee om die vorm en grootte van die gemanipuleerde bors aan te pas, terwyl die interne morfologie, soos porositeit en poriegrootte vir individuele pasiënte aangepas is. Onder waarneming in vivo (naakte rotmodel) oor 'n tydperk van drie maande, was die polilaktied polimeer steier in staat om sametrekkingskragte te weerstaan ​​sonder die verlies van enige massa. Die steierwerk het 'n poriegrootte van 1,5 mm vir vaskulêre groei gehad, en na 24 weke het 81% van die weefsel oor alle weefsel bestaan ​​uit vetweefsel, wat duidelik van gasheer-adiposiete afkomstig was. Daar was ook minimale inflammatoriese reaksie, aangesien die steier in die gasheerliggaam geïntegreer het en die fibrotiese kapsule wat dit omring het dienooreenkomstig afgebreek het.

Een van die grootste nadele van sintetiese steiers in vergelyking met biologiese steiers is die proses om die steier met selle en weefselkomponente te saai, daar is 'n laer sellulêre oneindigheid tot sintetiese materiaal. Om hierdie nadeel te oorkom, het Rossi et al. (2018) het gepoog om 'n hibriede steier te vervaardig deur sekere funksionaliteite van 'n sintetiese polimeer met 'n biologiese matriks te kombineer, maar dit was 'n duur prosedure en het 'n hoogs komplekse biomateriaal geproduseer.

6.2 Borsvergrotingsmateriaal

6.2.1 Inspuitbare materiaal

  • Paraffien (1899–1914)
  • Ander materiaal (1915–1943)
  • Vloeibare silikoon (1944–1991)
  • Poliakrielamied hidrogel (PAH) (1988–2009)

Paraffien (1899–1914)

Paraffien bestaan ​​uit 'n groep koolwaterstowwe, ryk aan koolstof tot waterstofbindings, wat veroorsaak dat paraffien inert is. Paraffien kan bestaan ​​as 'n harde vorm in die vorm van was of as 'n sagte vorm in die vorm van Vaseline.Hierdie vorm hang af van die lengte van die koolwaterstofkettings aangesien wasse langer kettings het in vergelyking met dié van die sagte Vaseline-vorm. Beide vorme van paraffien het 'n lae smeltpunt, wat dit moontlik maak om die paraffien in halfvloeibare vorm in te spuit en dit te laat verhard na inspuiting. Dit word gedoen deur die paraffien te verhit in 'n kamer omring deur warm water voor inspuiting soos voorgestel in Figuur 4.

Bron: Peters, Brandon, Jerina, Wolf en Young (2012)

Die eerste verslag van die gebruik van paraffieninspuitings dateer terug na 'n verslag deur Gersuny van Wene in 1903 (Gersuny, & Harte, 1903). Die pasiënt in hierdie verslag was 'n jong man wat voorheen 'n bilaterale orgiektomie vir tuberkulose siekte ondergaan het. Volgens die verslag is paraffien in 1899 in sy skrotum ingespuit sodat die pasiënt die fisiese ondersoek kon slaag wat nodig is om by die weermag aan te sluit. Paraffieninspuitings is toe hoofsaaklik in borsvergroting van 1899 tot 1914 gebruik.

Aanvanklik het paraffieninspuitings tekens getoon dat dit aanvaarbaar is, maar komplikasies het gewoonlik 5-10 jaar na inspuiting opgeduik. Komplikasies het pulmonale embolisme, migrasie, ulserasie, fistels, infeksie, nekrose en dood ingesluit. Al hierdie komplikasies lei dikwels tot amputasie van die bors. Figuur 4 toon 'n vrou wat 40 jaar tevore paraffieninspuitings in die Verre Ooste ondergaan het. Veelvuldige debridements en bilaterale mastektomieë is oor die jare ondergaan om veelvuldige ulkusse en fistels te behandel, maar sy het steeds aan beide ulkusse en fistels gely.

H. Lyons Hunt (1926) het na paraffieninspuitings verwys as 'n "onverskoonbare praktyk" en het "skoonheidsdokters" die skuld gegee vir die voortdurende gebruik daarvan. Hierdie praktyk is in die verre ooste voortgesit tot in die 1960's, en sterftes is steeds deur die paraffieninspuitings aangemeld. In Europa en die Verenigde State het sommige pasiënte hulself met paraffien ingespuit, selfs nadat die prosedure as onveilig geag is om hulself te beseer om militêre diens te ontsnap. Sommige ander pasiënte het hulself met paraffien ingespuit om hul bors te vergroot, en dit het vir 'n eeu aangehou.

Ander materiaal (1915–1943)

Nadat paraffien as onveilig vir gebruik beskou is, was daar 'n tydperk van ongeveer 30 jaar, waar 'n verskeidenheid materiale vir borsvergroting gebruik is. Inspuitbare materiale het plantaardige olies, minerale olie, lanolien, byewas, skulp, epoksiehars, bokmelk, sojaboonolie en grondboonolie ingesluit (Bondurant, Enester, & Herdman, 1999). Gedurende hierdie tyd is baie soliede materiale ook in vroue se borste ingeplant om hulle groter te maak. Hierdie soliede materiale het ivoorballetjies, glasballetjies, systof, epoksiehars, gemaalde rubber, oskraakbeen, sponse, sakkies, rubber, Teflon en glasmakerstopverf ingesluit. Nie een van hierdie materiale was nuttig vir borsvergroting nie, aangesien dit komplikasies soos inflammasie, ernstige weefselreaksies en infeksies veroorsaak het.

Vloeibare silikoon (1944–1991)

In die 1940's het baie dokters en lekeklinieke hulle vir die eerste keer na vloeibare silikooninspuitings gewend vir borsvergroting. Silikone is wydverbonde polimere van dimetielsiloksaan. In 1943 het twee maatskappye met die naam "Dow Corning Corporation" en "Corning Glass" in die Verenigde State begin saamwerk, ten einde silikoonprodukte vir militêre doeleindes tydens die Tweede Wêreldoorlog te ontwikkel (Peters, 2009). Toe die oorlog verby was, het Dow Corning probeer om hul produk aan te pas by dié van mediese-graad silikoon.

Naby die einde van die Tweede Wêreldoorlog het vloeibare silikoon van industriële graad persoonlik in Japan begin gebruik word. Vate silikoon van industriële graad het op geheimsinnige wyse van dokke in Japan begin verdwyn, wat bedoel was vir inspuiting in die borste van "ondernemende dames". Hierdie industriële graad vloeibare silikoon is nooit vervaardig met die doel om in die liggaam ingespuit te word nie en het dus baie komplikasies by hierdie vroue veroorsaak.

Die komplikasies wat ons met paraffien gesien het, is herhaal met die gebruik van silikooninspuitings, en sommige komplikasies was selfs erger as gevolg van onsuiwerhede en bymiddels in die voorbereiding van die materiaal. Tydens die voorbereiding is kontaminante bygevoeg ten einde 'n sklerose reaksie te veroorsaak om migrasie na ander plekke van die liggaam te probeer beperk (Vinnick, 1978). Sommige algemene kontaminante wat gebruik is, was krotonolie, kobragif, olyfolie en grondboontjieolie. Dit het 'n verskeidenheid nadelige effekte in die liggaam veroorsaak, soos migrasie na ander dele van die liggaam, inflammasie, verkleuring, granulome, ulserasie, fistels en infeksie.

In 1960 het Dow Corning sy eerste kommersiële silikoon van mediese graad uitgevind, gemerk "Dow Corning 360." Hierdie produk was bedoel vir gebruik in die waterdigting van vel en die behandeling van pasiënte met brandwonde, maar baie dokters en lekeklinieke gebruik dit steeds vir inspuiting by pasiënte om borste te vergroot. Dit sou dikwels gevind word dat groot volumes van die mediese-graad silikoon onder groot druk in die borste ingespuit is. Daar is beraam dat twee dokters in die 1960's in Las Vegas die silikoon oor 10 jaar in meer as 10 000 vroue se borste ingespuit het. geen rekord is van hierdie vroue na inspuiting gehou nie.

Teen 1965 het baie komplikasies begin verskyn by die pasiënte wat die inspuiting van die mediese-graad silikoon ondergaan het (Matton, 1985). As gevolg van hierdie komplikasies het die Food and Drug Administration hierdie inspuitings in 1966 as nuwe middels bestempel (Coleman, 2001) en daarom tot die gevolgtrekking gekom dat sommige laboratoriumondersoeke moet plaasvind voordat dit veilig vir gebruik goedgekeur kan word. Die Food and Drug Administration het toegelaat dat nege plastiese chirurge die kosmetiese gebruik van die Dow Corning hoogs gesuiwerde mediese-graad vloeibare silikoon (Dow Corning 360) ondersoek. Uiteindelik, in 1975, het die staat Nevada 'n nuwe wet ingestel wat die inspuiting van die Dow Corning 360 'n misdryf gemaak het, as gevolg van die komplikasies wat vroue gely het deur die materiaal in die borste in Las Vegas te spuit.

Poliakrielamied hidrogel (1988–2009)

Poliakrielamied hidrogel (PAH) is 'n sagteweefselvulstof wat uit baie kruisgekoppelde polimere bestaan. Dit is die meeste oor die afgelope 15-20 jaar in die Oekraïne, Rusland en China gebruik (Christensen, Breiting, & Aasted, 2003). Die PAK wat in chirurgie gebruik word, bevat eintlik net 2,5% PAK, met die oorblywende 97,5% wat uit water bestaan. Dit is sodat die water deur waterstofbinding aan die kruisgebonde polimere bind. Vroeë verslae het getoon dat PAH stabiel, nie-giftig, nie-allergeen, nie-absorbeerbaar en nie-bioafbreekbaar was. Na meer ondersoek het verskeie komplikasies egter na die PAK-inspuitings begin opduik. Komplikasies het gewissel van 'n paar maande na inspuiting tot 'n paar jaar na inspuiting. Komplikasies het die volgende ingesluit: migrasie, borsknoppe, pyn, infeksie, fermheid en misvorming (Cheng, Wang, Wang, Zhang en Zhong, 2002).

Die Chinese staatsvoedsel- en dwelmadministrasie het onlangs alle gebruik van PAK verbied (Peters, 2009) weens die ontvangs van 183 verslae van gevalle van komplikasies van die gebruik van PAK in die tydperk van 2002 tot 2005. Honderd-een-en-sestig uit die 183 gevalle was pasiënte wat hul borste ingespuit het en infeksies en misvorming opgedoen het.

6.2.2 Sponse

Die eerste spons wat gebruik is, was Ivalon, 'n poliviniel alkohol spons. Grindlay en Clagett het in 1951 met die materiaal by honde begin eksperimenteer, terwyl Pangman en Wallace die spons gelyktydig in vroue se bors begin plaas het. In 1955 het Pangman en Wallace berig oor die eerste 400 gevalle wat Ivalon-borssponse gebruik. Pangman het na hierdie inplantings verwys as 'n "lewende spons" as gevolg van die spons wat met vaskulêre weefsel geïnfiltreer word. Aanvanklik het Ivalon belowende tekens na inplanting getoon, maar na 6-12 maande het die inplantaat tekens van krimp en saampersing getoon wat veroorsaak het dat die inplantaat baie hard geword het. Alhoewel dit destyds nie verstaan ​​is nie, was dit as gevolg van kapsulêre kontraktuur (die liggaam se reaksie op vreemde voorwerpe binne die liggaam). Baie wysigings is gepoog om kapsulêr te stop sonder sukses. Hierdie modifikasies het ingesluit om die binnekern van die spons in poliëtileen toe te draai, die hele spons in poliëtileen toe te draai en 'n dubbellaagspons te ontwikkel.

Figuur 5 verteenwoordig 46-jarige vroue met klas IV kontrakture wat Pangman se dubbellaag Ivalon-inplanting ontvang het, 19 jaar na inplanting. Hierdie reaksie was baie algemeen vir pasiënte wat die inplanting ondergaan het. Daar is beraam dat 16 600 pasiënte hierdie operasie ondergaan het, wat almal soortgelyke resultate toon.

Alle vorme van die spons-inplantingstegniek het vir ons soortgelyke resultate verskaf, wat uiteindelik in kapsulêre kontraktuur geëindig het. Dit het gelei tot die besnoeiing van borsvergroting met behulp van sponsinplantings in 1963.

6.2.3 Borsinplantings

Die evolusie van borsinplantings was 'n omwenteling in borsvergroting, wat oor 60 jaar strek, wat die eerste keer in 1963 begin het en tot die huidige tyd strek.

Silikoon jel inplantings

Silikoon jel borsinplantings is die eerste keer in 1963 deur Cronin en Gerow bekendgestel. Baie verskillende tipes van die inplantaat is geproduseer na hul eerste bekendstelling van 1963 tot 1992 aangesien daar geen "standaard" formule vir die silikoon jel borsinplantaat was nie. Hierdie inplantings het bestaan ​​uit silikoon elastomeer dop, wat in dikte (0.075-0.75 mm) verskil, afhangende van die volume silikoon gel wat bestem is om binne die dop ingesluit te word (80 cc tot 800 cc) (Bondurant et al., 1999). Die elastomeer het bestaan ​​uit ekstensief verknoopte hoë molekulêre gewig komponente, en 16.4% tot 26.9% amorfe rook silika vuller is as 'n versterkingsmiddel gebruik. Die jel is gemaak van 'n mengsel van lae molekulêre gewig silikoonolie en ander hoë molekulêre gewig komponente, met die chemiese samestelling en molekulêre gewig van die jel wat verskil na gelang van die vervaardiger.

Daar was vyf generasies van borsinplantings wat silikoongel-inplantings gebruik. Eerstegenerasie-inplantings is hoofsaaklik deur die Dow Corning-maatskappy gemaak tussen 1963 en 1972. Die inplanting is gemaak van 'n dik jel en 'n dik elastomere wand soos voorgestel in Figuur 6a. Hierdie inplantings is vervaardig deur 'n deurn in 'n dispersievloeistof te doop, en die dop sou verwyder en met gel ingespuit word. Die inplanting het veroorsaak dat vier vroue binne 'n jaar na die operasie baie ferm borste ontwikkel het weens kapsulêre kontraktuur. Kapsulêre kontraktuur is destyds nie baie goed verstaan ​​nie, en daarom is geglo dat die fermheid van die borste te wyte was aan die fermheid van die inplanting. As gevolg van hierdie algemene oortuiging, is tweede generasie inplantings gevorm met die beoogde sagter ontwerp.

[Kleurfiguur kan by wileyonlinelibrary.com gesien word]

Tweede-generasie inplantings soos voorgestel in Figuur 6b is die eerste keer in 1972 bekendgestel, en hulle is tot die 1980's gebruik. Hulle het 'n dunner dopwand en ook 'n minder viskeuse gel bevat in 'n poging om 'n sagter inplanting te skep. Die jel het bestaan ​​uit 20% hoogs kruisgekoppelde silikoon en 80% lae molekulêre gewig kettings. Toe sommige pasiënte hersieningsoperasie op hul bors ondergaan het, is gevind dat die inplantings ontwrig is, wat bewys het dat die tweede generasie inplantings baie minder duursaam was as dié van die eerste generasie (Peters, Smith, & Lugowski, 1996). Die derde generasie het bestaan ​​uit 'n sterker en dikker dop en 'n meer samehangende jel as dié van die tweede generasie inplanting soos getoon in Figuur 6c. Hulle het ook 'n "versperringslaag" bevat wat geplaas is om die diffusie van die lae molekulêre gewig silikoonolie te verminder, wat destyds gedink is die rede vir kapsulêre kontraktuur was. Hierdie versperring was 'n 0,01 mm dik laag fluorosilikoon op die binnewand van die dop. Hierdie inplantings het geblyk baie duursaam te wees as dié van die tweede generasie inplantings, maar daar is geglo dat die sperlaag doeltreffendheid verloor het na slegs 2-3 jaar (Peters et al., 1996).

Die volgende inplanting wat ontwerp is, was dié van die dubbellumen-inplanting. Hierdie inplanting het twee doppe, met die binneste laag wat met gel gevul word en die buitenste laag met soutoplossing. Hierdie buitenste laag is ontwerp om 'n ander laag te vorm om silikoonolie-diffusie te voorkom, maar dit is nie as doeltreffend bewys nie (Yu, Latorre, & Marotta, 1996).

PU-bedekte inplantings

Die eerste PU-bedekte inplantaat is in 1968 deur Ashley en Pangman bekendgestel, en dit is gemerk "Ashley Natural Y implant" (Ashley, 1970). Die inplantaat het bestaan ​​uit jel gevulde silikoon inplantaat bedek met 'n laag pf PU van 1,5–2,0 mm dik. Hierdie deklaag is bygevoeg met die doel om die inplantaat sy vorm oor lang tydperke te laat behou.

PU-bedekte inplantings het vinnig baie gewild geword in die 1980's, aangesien dit gelyk het of dit die gevalle vir kapsulêre kontraktuur binne die pasiënt verminder het (Capossi & Pennisi, 1981). Die koerse vir kapsulêre kontraktuur het aansienlik gedaal met hierdie inplanting, met slegs 1–2% na borsvergroting. Daar is later gevind dat in fisiologiese toestande, soos die pasiënte se bors, die laag laag op die PU-inplantaat met verloop van tyd sou disintegreer (Benoit, 1993). Wanneer die PU-skuim degradasie ondergaan, stel dit karsinogene verbindings soos 2,4-tolueendiamien (2,4-TDA) vry, wat getoon is as giftig in diere (Hester, Ford, & Gale, 1997). Dit het daarna gelei tot die verwydering van die PU-inplantings van die mark in 1991 al is dit later aan die lig gebring dat die klein hoeveelhede 2,4-TDA wat vrygestel word nie 'n beduidende gesondheidsrisiko sou inhou nie.


Identifikasie en sintese van nuwe biomateriale gebaseer op spin strukturele syvesels

Die diversiteit in funksie en meganiese gedrag van spinnekop-sy, en die vermoë om hierdie sye rekombinant te produseer, het 'n geweldige potensiaal om 'n nuwe klas biomimetiese materiale te skep. Hier ondersoek ons ​​die strukturele en meganiese eienskappe van pyrivormige sy van die goue bol-wewer, Nephila clavipes. Nanoskaal inkepingsmetings met behulp van atoomkragmikroskopie op natuurlike pyrivormige sy dui daarop dat hierdie biomateriaal 'n hoë taaiheid het wat geskik kan wees om groot hoeveelhede meganiese energie te versprei. Ons het ook die voorkoms van hoogs georganiseerde nanokristalle in die pyrivormige syvesels waargeneem wat kan bydra tot die merkwaardige energie-dissipasievermoë van hierdie sye. Dit is gedemonstreer dat poli-(Gly&ndashAla) en poli-Ala-streke binne die interne blokherhalingsmodules van sleeplyn-syfibroïne nanokristalle vorm, en hierdie nanokristallyne strukture kan verantwoordelik wees vir die hoë rekbaarheid van die sleeplyn-sye. Daarteenoor toon aminosuurvolgorde-analise dat PySp2 nie dieselfde motiewe bevat nie. In die afwesigheid van poli-(Gly&ndashAla) en poli-Ala herhalings, het ons veronderstel dat PySp2 nuwe proteïenmotiewe bevat wat voldoende is om in funksionele strukture te polimeriseer. Om die funksionele bydraes van hierdie nuwe motiewe tydens pyriforme veselvorming te ondersoek, het ons verskillende rekombinante PySp2 fibroiene uitgedruk met verskeie segmente wat oor sy blokherhalingseenhede strek. Ons demonstreer dat PySp2 rekombinante proteïene met die Pro-ryk sub-blok-domein (PXP-motiewe, waar X= sub-set van die aminosure A, L, of R) en/of die Ser + Gln + Ala-ryk sub-blok domein (QQSSVAQS-motiewe) is voldoende vir kunsmatige veselvorming. Boonop wys ons dat rekombinante PySp2-proteïene wat 'n enkele blokherhalingseenheid bevat, self in skuimagtige nanostrukture kan saamstel. Gesamentlik ondersteun ons bevindings die gebruik van PySp2 rekombinante proteïene vir 'n wye reeks biomimetiese materiale met morfologieë wat wissel van vesels tot poreuse strukture.

Joernaal

Toegepaste Fisika A: Materiaalwetenskapverwerking &ndash Springer-joernale


Kyk die video: Spinnekop (Oktober 2022).