Improved bone morphogenetic protein-2 retention in an injectable collagen matrix using bifunctional peptides.
Improved bone morphogenetic protein-2 retention in an injectable collagen matrix using bifunctional peptides.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0070715
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Grøn H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hamilton PT;Jansen MS;Ganesan S;Benson RE;Hyde-Deruyscher R;Beyer WF;Gile JC;Nair SA;Hodges JA;Grøn H
为了促进许多骨科损伤的愈合，正在开发将联合收割机生长因子如骨形态发生蛋白（BMP）与生物材料载体组合的组织工程方法。虽然这些技术已经显示出巨大的前景，但它们仍然面临着局限性。我们描述了一种通用的方法来创建目标特定的模块化肽，结合生长因子植入生物材料。这些双功能肽涂层提供了一种调节植入物表面生物学的新方法。使用噬菌体展示技术，我们已经确定了与BMP-2的高亲和力结合的肽。与BMP-2结合的肽分为两个不同的序列簇。肽序列的第一簇含有基序W-X-X-F-X-X-L（其中X可以是任何氨基酸），第二簇含有基序F-P-L-K-G。我们已经合成了含有BMP-2和胶原结合结构域的双功能肽接头。使用大鼠异位骨形成模型，我们将rhBMP-2注射到胶原基质中，有或没有双功能BMP-2：胶原肽（BC-1）。BC-1的存在显著增加了注射部位的成骨细胞活性、骨形成面积和骨成熟度。我们的研究结果表明，双功能肽，可以同时结合到生长因子和可植入的生物材料，可用于控制在植入部位的生长因子的交付和释放。
To promote healing of many orthopedic injuries, tissue engineering approaches are being developed that combine growth factors such as Bone Morphogenetic Proteins (BMP) with biomaterial carriers. Although these technologies have shown great promise, they still face limitations. We describe a generalized approach to create target-specific modular peptides that bind growth factors to implantable biomaterials. These bifunctional peptide coatings provide a novel way to modulate biology on the surface of an implant. Using phage display techniques, we have identified peptides that bind with high affinity to BMP-2. The peptides that bind to BMP-2 fall into two different sequence clusters. The first cluster of peptide sequences contains the motif W-X-X-F-X-X-L (where X can be any amino acid) and the second cluster contains the motif F-P-L-K-G. We have synthesized bifunctional peptide linkers that contain BMP-2 and collagen-binding domains. Using a rat ectopic bone formation model, we have injected rhBMP-2 into a collagen matrix with or without a bifunctional BMP-2: collagen peptide (BC-1). The presence of BC-1 significantly increased osteogenic cellular activity, the area of bone formed, and bone maturity at the site of injection. Our results suggest that bifunctional peptides that can simultaneously bind to a growth factor and an implantable biomaterial can be used to control the delivery and release of growth factors at the site of implantation.
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