En illustration av hur ett konstruerat Q-protein självmonteras för att bilda fiberbaserade hydrogeler vid låg temperatur. Dessa hydrogeler har en porös mikrostruktur som gör att de kan användas för läkemedelstillförsel. Upphovsman:NYU Tandon
Föreställ dig en perfekt biokompatibel, ett proteinbaserat läkemedelstillförselsystem som är tillräckligt hållbart för att överleva i kroppen i mer än två veckor och som kan ge långvarig frisättning av läkemedel. En tvärvetenskaplig forskargrupp ledd av Jin Kim Montclare, en professor i biomolekylär och kemiteknik vid NYU Tandon School of Engineering, har skapat den första proteinkonstruerade hydrogelen som uppfyller dessa kriterier, utveckla ett område inom biokemi som är avgörande för inte bara framtiden för läkemedelsleverans, men vävnadsteknik och regenerativ medicin.
Hydrogeler är tredimensionella polymernätverk som reversibelt övergår från lösning till gel som svar på fysiska eller kemiska stimuli, såsom temperatur eller surhet. Dessa polymermatriser kan kapsla in last, såsom små molekyler, eller tillhandahålla strukturella ställningar för vävnadstekniska tillämpningar. Montclare är huvudförfattare till en ny artikel i tidskriften Biomacromolecules, som beskriver skapandet av en hydrogel som består av en enda proteindomän som uppvisar många av samma egenskaper som syntetiska hydrogeler. Proteinhydrogeler är mer biokompatibla än syntetiska, och kräver inte potentiellt giftiga kemiska tvärbindare.
"Detta är den första termokänsliga proteinhydrogelen baserad på ett protein med enkel spiral som övergår från lösning till gel vid låga temperaturer genom en process av självmontering, utan behov av externa agenter, ", sa Montclare. "Det är en spännande utveckling eftersom proteinbaserade hydrogeler är mycket mer önskvärda för användning inom biomedicin."
Forskargruppen genomförde experiment som kapslade in en modell av liten molekyl i deras proteinhydrogel, upptäcker att bindning av små molekyler ökade termostabiliteten och mekanisk integritet och möjliggjorde frisättning under en tidsram som är jämförbar med andra vehiklar för fördröjd frisättning av läkemedel. Framtida arbete kommer att fokusera på att designa proteinhydrogener anpassade för att svara på specifika temperaturer för olika läkemedelsleveransapplikationer.
Pappret, "Thermoresponsive Protein-Engineered Coiled-Coil Hydrogel för hållbar småmolekylfrisättning, " är publicerad av Biomakromolekyler .
