基于酶促转化和催化氧化的丝素/弹性蛋白组织工程材料构建与调控

基本信息
批准号:51373071
项目类别:面上项目
资助金额:78.00
负责人:王平
学科分类:
依托单位:江南大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王树根,崔莉,邓超,周春晓,周莹,唐耿铁,李晓冬
关键词:
酶催化氧化组织工程材料丝素/弹性蛋白酶促转化构建与调控
结项摘要

Sike fibroin has the property of excellent biocompatibility, it can be potentially used as scaffolds for tissue engineering. In this study, silk fibroins are dissolved in aqueous solutions before enzymatic treatments. The enzymes of serine hydroxymethyltransferase(SHMT) and tyrosine phenol-lyase(TPL) are applied in the treating of soluble silk fibroins, respectively, aimming at converting glycine and serine of fibroins to tyrosine residues. The enzymatic oxidations of silk fibroin are carried out with tyrosinase(TYR) subsequently, which is expected to graft elastin onto fibroin surfaces and obtain a silk fibrion/elastin composite. The mechanisms of the enzyme-catalyzed conversion, as well as the correlations between the enzyme-catalyzed conversion and oxidation, are to be explained according to the analysis results of the changes of fibroin structures and compositions. The efficacies of the production of active groups of dopaquinone and the grafting of amino compounds onto fibroin surface, are to be further improved by optimizing the enzymatic incubating conditions. Considering the oxidized fibroin molecules could react with silk polypeptides and elastin simultaneously, the internal mechanisms of the two competitive reactions are concerned, which undoubtedly could provide advantages to get a more acceptable process for fibroin modification. Furthermore, the structures, morphologies and properties of the regenerated fibroin/elastin membranes based on different processes are to be compared,which might improve the efficacy of the enzymatic modification of fibroin/elastin complex and the quality of the protein membranes as well. The newly established enzymatic method for the production of silk fibroin/elastin scaffolds for tissue engineering could afford us theoretical and scientific basises for the biomolecular structural design and bio-modification of the regenerated protein material.

丝素蛋白具有良好的生物相容性,可应用于组织工程支架材料制备。本研究拟以丝素为原料制备蛋白溶液,通过丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)、β-酪氨酸酶(TPL)分步催化转化,实现丝素中甘氨酸、丝氨酸转化成酪氨酸剩基;结合酪氨酸酶(TYR)催化氧化,实现丝素与弹性蛋白交联,制备丝素/弹性蛋白复合材料。通过丝素蛋白结构与组成变化分析,探明酶促转化的反应机制,研究其与催化氧化反应的相关性;考察丝素蛋白表面多巴醌活性基形成的影响因素,构建丝素蛋白与氨基化合物反应的增效方法;通过丝素/弹性蛋白体系反应产物特性分析,研究丝素自交联、丝素与弹性蛋白交联两种反应的竞争机制,提出调控方法;在丝素/弹性蛋白复合膜材料形态、结构和性能分析基础上,对丝素/弹性蛋白交联反应体系及后续复合蛋白膜成型方法进行优化,构建一种生物酶法丝素/弹性蛋白组织工程材料制备方法,为再生蛋白材料的结构设计与功能化改性提供理论基础和科学依据。

项目摘要

丝素蛋白(Silk fibroin, SF)有良好吸湿性、生物相容性和环境友好性,不仅可用于纺织工业,在生物医用材料领域也有潜在用途。为改善丝素基再生蛋白材料的性能,本项目借助于生物酶法,探究了丝素酶催化氧化与酶促接枝改性的影响机制,制备了包括丝素/弹性蛋白在内的丝素基生物材料。主要研究内容包括四方面,① 丝素蛋白中酪氨酸剩基数的强化方法:分别采用a.构建β-酪氨酸酶(Tyrosine Phenol-lyase, TPL)催化丝素中酪氨酸前体转化、b.以含酪氨酸小分子肽接枝来强化丝素蛋白的反应性,研究表明后者能显著增加酪氨酸酶(Tyrosinase, TYR)对丝素的催化接枝改性效果;② 酶促丝素中酪氨酸剩基形成多巴醌的氧化机理:分别探究了TYR酶催化氧化丝素产生多巴醌活性基的影响机制、辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxidase, HRP)催化氧化丝素中酪氨酸产生自由基及引发丝素自交联的反应机理;③ 丝素蛋白自交联和与弹性蛋白(或外源功能大分子)酶促交联的过程调控:通过a.在体系中分步添加多酚类介体(儿茶素),调控TYR催化丝素与弹性蛋白的交联过程,b.通过TNBS选择性封端氨基削弱酶促丝素蛋白自交联,促进TYR催化丝素与外源功能性大分子接枝,实现竞争性酶促反应的过程调控;④ 丝素/弹性蛋白及丝素/功能大分子的生物复合材料构建和性能研究:以TYR催化丝素和弹性蛋白交联,制得的丝素/弹性蛋白复合膜热性能和机械性能较丝素膜改善,其中风干膜弹性较好,纳米纤维支架表现出优良的形貌,NIH/3T3细胞在其支架上的存活率>90%,表现出较好的生物相容性;研究中还借助于HRP体系,催化氧化丝素中酪氨酸残基接枝聚合丙烯酸(AA),制得的SF-g-PAA膜在仿生矿化中获得了较好的羟基磷灰石(HAp)沉积效果,MG-63成骨细胞在其表面黏附和增殖效果较好,拓展了丝素蛋白材料在骨组织工程中的应用。本项目借助酶法实现了基于酪氨酸剩基的丝素蛋白改性和功能化加工,对生物医用材料的设计与构建有指导意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

中药对阿尔茨海默病β - 淀粉样蛋白抑制作用的实验研究进展

中药对阿尔茨海默病β - 淀粉样蛋白抑制作用的实验研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1008-0805.2021.05.57
发表时间:2021
2

肥胖型少弱精子症的发病机制及中医调体防治

肥胖型少弱精子症的发病机制及中医调体防治

DOI:10.16368/j.issn.1674-8999.2018.12.569
发表时间:2018
3

妊娠对雌性大鼠冷防御性肩胛间区棕色脂肪组织产热的影响及其机制

妊娠对雌性大鼠冷防御性肩胛间区棕色脂肪组织产热的影响及其机制

DOI:
发表时间:
4

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料LaBiMn_2O_6-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)的制备与电化学性质

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料LaBiMn_2O_6-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)的制备与电化学性质

DOI:10.11862/CJIC.2019.081
发表时间:2019
5

神经退行性疾病发病机制的研究进展

神经退行性疾病发病机制的研究进展

DOI:
发表时间:2018

王平的其他基金

批准号:51804114
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501983
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11102034
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61103179
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51078320
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:21672146
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81703141
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39270022
批准年份:1992
资助金额:5.50
项目类别:面上项目
批准号:30970542
批准年份:2009
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:39400034
批准年份:1994
资助金额:8.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51503174
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21606256
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:59775066
批准年份:1997
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:61601074
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11475186
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:81000191
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61872245
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30627002
批准年份:2006
资助金额:90.00
项目类别:专项基金项目
批准号:41062002
批准年份:2010
资助金额:26.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51602197
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470018
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:30170352
批准年份:2001
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:81402822
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69402005
批准年份:1994
资助金额:7.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30472249
批准年份:2004
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:30970765
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:30800587
批准年份:2008
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31702148
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81027003
批准年份:2010
资助金额:150.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51705441
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270680
批准年份:2012
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:91519322
批准年份:2015
资助金额:75.00
项目类别:重大研究计划
批准号:50571099
批准年份:2005
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:51876023
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51709054
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91741117
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划
批准号:50771094
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:50675155
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:10775142
批准年份:2007
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:U1734207
批准年份:2017
资助金额:233.00
项目类别:联合基金项目
批准号:39870230
批准年份:1998
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
批准号:30771015
批准年份:2007
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:30270387
批准年份:2002
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:31471659
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:81130064
批准年份:2011
资助金额:260.00
项目类别:重点项目
批准号:20576135
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81001689
批准年份:2010
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39570028
批准年份:1995
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:91753102
批准年份:2017
资助金额:70.00
项目类别:重大研究计划
批准号:U1932163
批准年份:2019
资助金额:55.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51677010
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:50907032
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31271238
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50671107
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:39770026
批准年份:1997
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
批准号:30973002
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:41301025
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51903002
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71774121
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:41102104
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41867046
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61402293
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69872032
批准年份:1998
资助金额:13.50
项目类别:面上项目
批准号:31770475
批准年份:2017
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81672438
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:U1234201
批准年份:2012
资助金额:270.00
项目类别:联合基金项目
批准号:39970027
批准年份:1999
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:30771488
批准年份:2007
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:61472016
批准年份:2014
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:71303174
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51502286
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31370612
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:18700101
批准年份:1987
资助金额:1.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41171247
批准年份:2011
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31571004
批准年份:2015
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:61501366
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61474090
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11802032
批准年份:2018
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41572154
批准年份:2015
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:51474002
批准年份:2014
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:31601735
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30771696
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31171338
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51174058
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:11175187
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61675075
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:40301003
批准年份:2003
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81573865
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30271566
批准年份:2002
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:81372518
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51276029
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:71303179
批准年份:2013
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51774005
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81772270
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:51576092
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:30600740
批准年份:2006
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39170384
批准年份:1991
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
批准号:30570492
批准年份:2005
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:91440104
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:71302142
批准年份:2013
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41671023
批准年份:2016
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:30971521
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51671087
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

缓释VEGF的丝素蛋白纳米纤维修饰BAMG构建长段组织工程尿道

批准号:81170641
批准年份:2011
负责人:徐月敏
学科分类:H0502
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
2

还原型人发角蛋白(kerateine)-丝素蛋白复合材料结合自体供氧技术构建组织工程尿道的实验研究

批准号:81100488
批准年份:2011
负责人:冯超
学科分类:H0502
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
3

组织工程支架用丝素蛋白纳米纤维膜的设计与分析

批准号:11272289
批准年份:2012
负责人:熊杰
学科分类:A0807
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
4

携带胰岛素基因的脐带间充质干细胞与丝素蛋白构建组织工程脂肪的研究

批准号:30872689
批准年份:2008
负责人:刘毅
学科分类:H1705
资助金额:28.00
项目类别:面上项目