国科大温研院陈强、阿克伦大学郑洁Adv. Sci.：设计并制备高强度多功能纯蛋白质水凝胶的通用策略

本文转自 AdvancedScienceNews
天然蛋白质由于其独特的折叠结构、功能和化学性质，被认为是一种构建生物相容性材料的基本单元。而基于蛋白质的水凝胶也因此备受研究者的关注。但此类水凝胶往往由于其较弱的机械性能，不能应用于需要高机械性能的领域。一般来说，要增强蛋白质水凝胶既可以用常规的方法如双网络、纳米复合等，也可用新方法如浓缩蛋白质溶液。但这些方法通常需向凝胶中引入其他成分，如合成聚合物、纳米粒子或表面活性剂。而这些杂化蛋白质水凝胶会在生物相容性和生物降解性方面做出妥协。因此，开发不含任何额外网络成分的纯蛋白质水凝胶具有重要意义。

近日，国科大温州研究院陈强和美国阿克伦大学郑洁课题组合作，开发了一种制备高强度多功能纯蛋白质水凝胶的通用策略：蛋白质解折叠-化学偶联（Protein Unfolding-Chemical coupling, PNC）。蛋白质解折叠来源于热诱导引发的蛋白质变性，化学偶联来源于1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺（EDC/NHS）介导的氨基与羧基之间的偶联。以牛血清白蛋白（BSA）作为蛋白质模板，通过本策略制备的PNC-BSA凝胶不仅具有高强度（压缩强度115 MPa，拉伸强度0.43 MPa）、快速自恢复性（在室温下无需恢复时间，刚性和韧性分别恢复88%和72%）和良好的抗疲劳能力，还表现出优秀的生物相容性及溶血阴性。更重要的是，此PNC策略不仅可以普遍应用于丝素蛋白、卵清蛋白和牛奶白蛋白以形成不同的、高强度的蛋白质水凝胶，还可以用PEDOT/PSS、MXene纳米粒子和荧光填料进行修饰成为应变传感器和颜色传感器。这项工作展示了一种新的、通用的PNC方法来制备高强度、多功能、纯蛋白质水凝胶，扩展了蛋白质水凝胶的种类和应用。

WILEY

论文信息：
A General Protein Unfolding-Chemical Coupling Strategy for Pure Protein Hydrogels with Mechanically Strong and Multifunctional Properties
Ziqing Tang#, Huacheng He#, Lin Zhu, Zhuangzhuang Liu, Jia Yang, Gang Qin, Jiang Wu, Yijing Tang, Dong Zhang, Qiang Chen*, Jie Zheng*
Advanced Science
DOI: 10.1002/advs.202102557