综述:淀粉样基材料是否有利于组织工程?

【字体: 时间:2025年09月21日 来源:TRENDS IN Biotechnology 14.9

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  本综述系统阐述了淀粉样蛋白(amyloid)纤维凭借其稳定的交叉β-折叠(cross-β-sheet)结构、优异的力学特性及功能可设计性,在组织工程(如3D细胞培养、生物墨水、器官芯片等)及再生医学中的前沿应用与巨大潜力。

  

Highlights

淀粉样纤维是由蛋白质聚集形成的高度有序的交叉β-折叠(cross-β-sheet)结构,展现出卓越的稳定性以及对多种环境因素的强抵抗能力。

与它们在疾病中的负面角色相反,淀粉样蛋白也以“功能淀粉样蛋白(functional amyloids)”的形式执行着多种有益的天然生物学功能。此外,人工设计的淀粉样蛋白也被用于创造稳定、多功能的新型生物材料,其应用涵盖3D细胞培养、疾病建模和组织工程等多个前沿领域。

基于淀粉样蛋白开发的生物墨水(bioinks)为多种组织工程结构的3D生物打印提供了极具前景的解决方案,这些结构包括骨组织、软骨组织、神经组织以及胰腺组织等,充分展示了其在个性化医疗和再生疗法中的巨大潜力。

对细菌中的功能淀粉样蛋白(如curli蛋白和TasA蛋白)进行基因工程改造,可以为其赋予定制化的新功能,从而应用于组织工程、自修复材料及生物粘合剂等领域,凸显了它们在创新生物医学应用中的广阔前景。

Abstract

淀粉样纤维以其稳定的交叉β-折叠结构而闻名,它们既参与多种病理过程,也涉及许多功能性生物学过程。虽然与阿尔茨海默病(Alzheimer's)和帕金森病(Parkinson’s)等疾病的发病机制有关,但它们也在正常的细胞功能中扮演重要角色,例如生物膜的形成、黑色素(melanin)的聚合以及激素的储存。基于淀粉样蛋白的生物材料因其稳定性、机械强度、独特的表面特性和结构多功能性而备受关注,使其适用于各种生物技术应用。本篇综述讨论了它们的最新进展及其作为组织工程生物材料的潜力,例如用作细胞培养支架、伤口愈合和类器官(organoid)开发。淀粉样蛋白的独特性质,加上结构生物学和合成生物学的进步,使其成为医学和生物技术领域创新生物材料的有力候选者。

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