广东
基于蛛丝结构蛋白的生物纤维具备轻质高强高韧的特性，被称为生物钢丝，在高技术领域具有重大研究价值。目前对人工蛋白纤维研究通常是设计刚性结构域和无规结构域交替组合的蛋白基序，此类结构蛋白的高度重复序列和复杂折叠结构特性导致其异源鲁棒性生物合成、特异性富集及体外跨尺度组装面临诸多挑战，进而导致了结构蛋白分子间缺陷增加、性能变弱和应用受限。如何发展新型结构蛋白实现适配性强的高效生物合成、纤维宏量制备和高附加值应用仍面临诸多挑战。
近日，清华大学化学系刘凯、张洪杰研究团队发展合成生物学技术，构建出一系列新型无规结构蛋白，并发展了动态共价键和静电组装策略，最终实现了基于无规结构蛋白的高强超韧特种生物纤维的规模化制备，抗拉强度和韧性高达 550 MPa和 250 MJ/m3，并初步实现了高支撑性和抗粘连的腹疝修复生物补片应用，相关成果发表在Advanced Materials期刊上（2022, 34, 2200842.）。
通过学习天然节肢弹性蛋白与人源弹性蛋白基序进行重组设计，发展了全新的无规结构蛋白模型，然后通过优化底盘细胞，建立了适配性强的原核微生物合成系统，单批次合成量比传统蛛丝蛋白提高了100倍以上。尤其发展了动态共价键引导的纤维成型塑化技术，促进纤维内部高度有序的结构，赋予纤维高强度和高韧性，并实现了公斤级纤维的绿色快速制备。进一步通过发展静电力驱动的分子间有效滑移和二次组装，能够有效抵消耗散能，实现了蛋白纤维的超韧性，高达250 MJ/m3，比最强天然蜘蛛丝（约180 MJ/m3）更为坚韧。此外，该类新型生物蛋白纤维表现出良好的生物相容性和高支撑性，实现了对小动物活体内腹部疝气有效治疗和伤口修复过程中的抗组织粘连特性。因此，该工程化的结构蛋白纤维拓展了材料合成生物学的研究思路和应用前景。
论文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200842
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
