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科技日報(bào)記者 陳曦 通訊員 劉曉艷
多肽仿生材料近年來備受學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注。近日，天津大學(xué)化工學(xué)院青年教師王躍飛對多肽仿生礦化材料的合成機(jī)制、獨(dú)特性質(zhì)及其應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)介紹和討論，并以通訊作者身份在國際期刊《化學(xué)學(xué)會(huì)評論》上發(fā)表綜述論文，并受邀作為當(dāng)期封面論文。
圖片由王躍飛提供
據(jù)介紹，“多肽”經(jīng)常出現(xiàn)在藥品或化妝品成分一欄。“多肽”是由氨基酸通過肽鍵連接而成的聚合物，是生命體的基本組成部分。仿生礦化則是模擬自然界中生物的礦化過程，如骨骼、牙齒、貝殼等的形成，利用生物分子在溫和條件下合成無機(jī)礦物。
多肽具有生物相容性好、結(jié)構(gòu)多樣等優(yōu)點(diǎn)，且表面含有豐富的活性基團(tuán)，因此能夠通過仿生礦化調(diào)控?zé)o機(jī)材料的形成過程，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)復(fù)合材料形態(tài)、大小和組成等性質(zhì)的精確控制，并賦予其催化選擇性、結(jié)合靶向性和刺激響應(yīng)性等。近年來，通過與人工智能結(jié)合，研究人員還能夠利用計(jì)算機(jī)理性設(shè)計(jì)構(gòu)成多肽的氨基酸序列，精確控制多肽與無機(jī)物之間的相互作用，得到自然界中無法得到的多級(jí)精細(xì)結(jié)構(gòu)。
多肽仿生礦化材料由于具有獨(dú)特的光學(xué)、催化以及生物活性，在傳感檢測、生物成像、抗腫瘤、藥物遞送、牙齒和骨骼修復(fù)等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。
王躍飛介紹，其代表性應(yīng)用主要有三方面。一是應(yīng)用于傳感檢測，形成的多肽-金屬膠體顆粒，具有獨(dú)特的光學(xué)活性、刺激響應(yīng)特性以及多種特異性識(shí)別能力，可通過裸眼或者光譜儀檢測其變化，實(shí)現(xiàn)對多種活性物質(zhì)，包括腫瘤標(biāo)志物、金屬離子、抗原等的定性和定量檢測。二是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，除已在生物成像中廣泛應(yīng)用外，還有望用于藥物遞送和癌癥治療。此外，多肽及其形成的三維凝膠骨架結(jié)構(gòu)，可用于受損牙齒修復(fù)和骨骼再生。三是在仿酶催化領(lǐng)域的應(yīng)用，如天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)已成功創(chuàng)制了一系列性能優(yōu)異的人工金屬酶，相對于天然酶，其具有更高的催化活性和穩(wěn)定性，且成本低廉、選擇性高，有望替代天然酶用于藥物合成、能源催化等綠色化學(xué)化工領(lǐng)域。
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