以仿生特性而著(zhù)稱(chēng)的水凝膠（hydrogels）是諸如藥物遞送、干細胞治療等生物醫學(xué)應用的主要材料。傳統的水凝膠由合成聚合物或天然生物分子組成，往往用作分子或細胞的被動(dòng)支架，這些材料不能完全覆蓋參與生物學(xué)過(guò)程的動(dòng)態(tài)信號，如細胞／組織發(fā)育。

　　光響應水凝膠（photo－responsivehydrogels）同時(shí)具備控制分子或細胞行為、高時(shí)空精度和小侵襲性等特點(diǎn)。科學(xué)家們想運用光響應水凝膠代替傳統水凝膠的主要挑戰是如何在保持功能的同時(shí)，有效地將這些復雜的球狀蛋白質(zhì)組裝成超分子結構。

　　香港科技大學(xué)研發(fā)出新型智能蛋白質(zhì)水凝膠

　　最近，香港科技大學(xué)的科學(xué)家們在溫和條件下通過(guò)共價(jià)拼接感光體末端腺苷鈷胺結合域（photoreceptorC－terminaladenosylcobalaminbindingdomain，CarHC）蛋白，創(chuàng )建了一種B12依賴(lài)光感水凝膠（B12－dependentlight－sensinghydrogel）。這項將刺激－反應蛋白直接組裝成水凝膠的方法，為設計“智能”生物材料提供了一個(gè)通用解決方案，為未來(lái)生物材料開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了巨大機遇。

　　該研究結果發(fā)表在近期（6月6）的《PNAS》雜志

　　“通過(guò)基因編碼SpyTag－SpyCatcher化學(xué)，我們共價(jià)組裝了CarHC光感受器蛋白質(zhì)，創(chuàng )造了一個(gè)以完全重組蛋白質(zhì)為基礎的光感水凝膠，”文章作者、香港科技大學(xué)化學(xué)與生物分子工程系助理教授FeiSun說(shuō)。“現已證明，AdoB12－依賴(lài)CarHC四聚體是黑暗條件下形成有彈性的水凝膠的必要條件，當光誘導CarHC解體時(shí)，它可以迅速執行膠－溶膠過(guò)渡作用。”

　　“由此產(chǎn)生的水凝膠組分在光暴露中表現出快速的膠－溶膠轉變，使3D培養中的3T3成纖維細胞和人骨髓間充質(zhì)干細胞（hMSCs）溫和地釋放／復原，同時(shí)保持細胞活力，”Sun說(shuō)。“創(chuàng )造刺激－響應‘智能’型水凝膠的需求越來(lái)越強烈，我們這種直接用刺激－響應蛋白質(zhì)自組裝成水凝膠的策略可作為設計動(dòng)態(tài)可調生物材料的一個(gè)通用策略代表。”