祝贺毛峥伟团队硕博连读生杨瑞芬同学在《Advanced Materials》发表研究性论文:
"A Universal Polyelectrolyte-Locking Strategy: From Common Proteins to Stable Unfolded Protein-Based Adhesives for Rapid and Robust Tissue Sealing"
(
https://doi.org/10.1002/adma.202511921)
在临床手术与创伤急救中,开发一种能在湿润组织表面快速、牢固止血的生物粘合剂一直是重大挑战。现有的蛋白质基粘合剂在潮湿环境下界面粘附力弱、内聚性能不足,难以在出血创面形成稳定密封。尽管自然界中海洋生物的蛋白质粘合剂表现出卓越的湿粘附能力,但其提取困难、结构不稳定,限制了实际应用。普通蛋白质虽含有疏水残基与粘附基团,但其天然折叠结构将这些功能区域包裹在内,无法在界面有效发挥作用。
本研究提出了一种通用的"聚电解质锁定"策略,通过将解折叠的蛋白质与高电荷密度、柔性长链的聚电解质结合,制备出稳定的解折叠蛋白质基粘合剂。该策略不仅能锁定蛋白质表面暴露的疏水区域,还能通过链缠结与静电/氢键作用增强材料内聚性能。以展开的牛血清白蛋白(UBSA)与聚丙烯酸(PAA)为例制备的UBSA-PAA粘合剂,在湿润组织表面表现出超过90°的水接触角,并在肝和股动脉出血模型中,止血速度快、失血量显著低于商用纤维蛋白胶。该工作为开发新一代仿生蛋白质基粘合剂提供了可推广的分子设计框架,有望在急诊止血、外科密封等领域发挥重要临床作用。
该策略创新性地将聚电解质从单纯添加剂转化为结构锁定单元:通过切断蛋白质二硫键使其展开,暴露出内部的疏水与粘附基团;随后利用柔性聚电解质链通过静电与氢键作用锁定暴露的疏水区域,防止其重新埋藏,形成缠结网络。体内外研究表明,UBSA-PAA粘合剂在大鼠肝切口及股动脉出血模型中实现了10秒内快速止血,失血量比纤维蛋白胶减少90%以上,且对正常组织毒性极低。
该工作为破解蛋白质基粘合剂临床转化瓶颈提供了新范式,相关策略可拓展至其他生物医用材料的分子设计。
