Biomaterials derived from silk-tropoelastin protein systems.
Biomaterials derived from silk-tropoelastin protein systems.
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DOI：
10.1016/j.biomaterials.2010.07.044
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发表时间：
2010-11
期刊：
影响因子：
14
通讯作者：
Kaplan, David L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hu, Xiao;Wang, Xiuli;Rnjak, Jelena;Weiss, Anthony S.;Kaplan, David L.
介绍了一种以家蚕丝蛋白和重组人原弹性蛋白为基础的结构蛋白共混体系。丝素蛋白是一种具有β片状晶体的半结晶纤维蛋白，提供机械强度和可控的生物降解，而原弹性蛋白是一种不可结晶的弹性蛋白，提供弹性。差示扫描量热仪(DSC)和调温差示扫描量热仪(TMDSC)表明，在不同的共混比例下，真丝与原弹性蛋白变得相容，没有大相分离。傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示了共混体系在甲醇处理前后的二次结构变化(β-折叠含量)。原子力显微镜(AFM)纳米压痕显示，不同比例的蚕丝和原弹性蛋白共混后，力学性能得到改善，回弹率在~68%~~97%之间，弹性模量在2~9 Mpa之间，具体取决于两种聚合物的比例。其中一些数值接近天然的主动脉弹性蛋白或弹性蛋白样多肽的数值。值得注意的是，在共混和干燥过程中，蚕丝原弹性蛋白形成了微米和纳米尺度的多孔形态，促进了人骨髓间充质干细胞的附着和增殖。这些混合物提供了一种新的蛋白质生物材料系统，用于细胞支持和量身定制的生物材料特性，以满足机械需求。
A structural protein blend system based on silkworm silk fibroin and recombinant human tropoelastin is described. Silk fibroin, a semicrystalline fibrous protein with beta-sheet crystals provides mechanical strength and controllable biodegradation, while tropoelastin, a noncrystallizable elastic protein provides elasticity. Differential scanning calorimetry (DSC) and temperature modulated DSC (TMDSC) indicated that silk becomes miscible with tropoelastin at different blend ratios, without macrophase separation. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) revealed secondary structural changes of the blend system (beta-sheet content) before and after methanol treatment. Atomic Force Microscopy (AFM) nano-indentation demonstrated that blending silk and tropoelastin at different ratios resulted in modification of mechanical features, with resilience from ~68% to ~97%, and elastic modulus between 2~9Mpa, depending on the ratio of the two polymers. Some of these values are close to those of native aortic elastin or elastin-like polypeptides. Significantly, during blending and drying silk-tropoelastin form micro- and nano-scale porous morphologies which promote human mesenchymal stem cell attachment and proliferation. These blends offer a new protein biomaterial system for cell support and tailored biomaterial properties to match mechanical needs.
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