功能聚合物改性的新型寡肽凝胶的构建及其生物医用研究

In the field of peptide self-assembly, hydrogels from oligopeptides consisting of few amino acid resides always exhibit weak mechanical strength and single function, which limit the applications in the biomedicine. A promising strategy to overcome these drawbacks is to dope functional polymers into oligopeptide hydrogels. Due to the well biocompatibility, biodegradation and the extraordinarily robust adhesion, in this project, poly(dopamine) (PDA) will be exploited to decorate oligopeptide hydrogels to achieve the non-immunogenic and non-cytotoxic peptide hydrogels with the adhesion ability. The interaction between PDA and oligopeptide hydrogels will be extensively investigated, and the optimal oligopeptide hydrogel modified with PDA will be used in biomedicine. Originated from the strong adhesion of PDA to tissues, the modified oligopeptide hydrogel can expedite the recovery of partial thickness burn wounds. After building the animal burn wounds, the hydrogel will be exploited to accelerate wound closure in rats. The research of this topic will not only provide novel peptide drugs for the acceleration of healing of burn wounds, but also develop new tissue engineering scaffold with excellent mechanical strength.

寡肽因其序列较短导致其凝胶性能较差，功能相对单一，在生物医用领域表现出特定局限性。功能聚合物对寡肽凝胶进行改性为改善其力学强度，赋予凝胶新颖的生化功能提供了新的思路。本项目借助多肽固相有机合成技术制备无免疫原性的小分子量寡肽作为主体，引入生物相容性良好，可生物降解以及超强黏附功能的聚多巴胺，以构建生化性能达标、同时具有超强黏附性能的新型寡肽凝胶。通过系统研究聚多巴胺与寡肽凝胶因子之间的作用机制，筛选出性能优异的聚合物改性的寡肽凝胶用于生物医学。改性的寡肽凝胶不仅表现出良好的自愈功能，同时能快速黏附细胞或组织，有利于药物分子或凝胶药物与伤口作用，从而实现伤口的加速愈合。本课题的实施将为开发新型伤口愈合药物以及机械性能优异的组织工程材料提供新的策略。

基于分子自组装，本项目构建了一系列新型寡肽纳米材料。凭借肽的荧光特性和生物活性，这些纳米材料有效实现了肿瘤细胞的荧光成像及其靶向治疗。为了改善寡肽凝胶的力学性能，同时赋予其新的功能，本项目进一步通过引入生物相容性良好，可生物降解以及具有自由基清除功能的聚多巴胺改性寡肽凝胶，以构建功能化的新型寡肽凝胶。结果表明，通过非共价键引入的聚多巴胺不仅可以降低寡肽凝胶的临界凝胶浓度，提高其凝胶强度，同时赋予杂化凝胶捕获自由基的能力，有助于开发新型伤口愈合敷料。然而，实验表明通过形成硼酸酯键构建共价交联的凝胶，其力学性能并没有较大改善。因此，将聚多巴胺改性生物相容性好的透明质酸凝胶，获得了具有抑菌性能的多功能凝胶。综合上述结果，本研究为设计新型寡肽纳米材料用于生物医用研究以及构建功能性凝胶用于潜在的伤口敷料奠定了一定的基础，同时对于研究杂化凝胶之间的分子作用力提供了较好的启示。