Name: designing silk-silk protein alloy materials for biomedical applications
Uploaded: 2014-08-13T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications at JoVE.com

Авторы благодарят Rowan University за поддержку этого исследования. XH также благодаря д-р Дэвид Л. Каплан в Университете Тафтса и NIH P41 тканей Центр Инжиниринг ресурсов (TERC) для предыдущих технических тренингов.

1 Прогнозирование белковых взаимодействий <ol><li> Bioinfomatics анализа белковых молекул <ol><li> Посетите Национальный центр биотехнологической информации сайта (www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/), и поиск названия белков, которые будут использоваться для изучения сплава. Примечание: В данном примере были испол...

Один из наиболее важных процедур в производстве системы белка &quot;сплава&quot; является проверка смешиваемость смешанных белков. В противном случае, это только не смешивается смесь белок или белковый сложная система без стабильных и перестраиваемых свойств. Экспериментальный метод тер?...

Природа создала стратегии для генерации перестраиваемых и многофункциональные биологические матрицы, используя ограниченное количество структурных белков. Например, эластины и коллагены всегда используются вместе в естественных условиях, чтобы обеспечить регулируемые сильные и функции, необходимые для конкретных тканей 1,2. Ключ к этой стратегии является смешивание. Смешивание включает смешивание белков с определенных соотношениях и является технологический подход для создания простых систем материалов с перестраиваемой и разнообразных свойств 3-5. По сравнению с синтетическими инженерных стратегий 6,7, смешивание может также улучшить материальную однородность и способность обрабатывать материал благодаря легкости работы 8-16. Поэтому проектирование многофункциональных биосовместимых сплавов белок материалы является новой областью медицинских исследований. Эта технология также будет предоставлять систематические знания о влиянии природных белковых матриц на клеток и тканей функций как в витро и в естественных условиях 10,17. Оптимизируя молекулярные взаимодействия между различными белками, на основе белка сплавы могут охватывать широкий спектр физических функций, таких как термическая стабильность при разных температурах, эластичность, чтобы поддержать различные ткани, электрический чувствительность в переменных органов и оптических свойств для регенерации роговицы ткани 3, 18-27. В результате этих исследований даст новый белок-материалы платформу в области биомедицинской науки и имеет непосредственное отношение к перестраиваемых ремонта тканей и лечения заболеваний и привести к дальнейшему биоразлагаемых имплантатов устройств, где их новые терапевтические и диагностические признаки можно предусмотренных 3. Многие природные структурные белки имеют критические физические и биоактивными свойствами, которые могут быть использованы в качестве кандидатов на биоматериала матриц. Шелка из разных видов червей, Кератины от волосков и шерсти, эластины и коллагенов разных тканей, иразличные растительные белки являются одними из наиболее распространенных структурных белков, используемых для проектирования переменных материалы на основе белков (Рисунок 1) 18-27. В общем, эти белки могут образовывать различные молекулярные вторичные структуры (например, бета-листы для шелка или спиральный катушки для кератинами) благодаря своим уникальным повторяющихся последовательностей первичной аминокислотной 3,28-35. Эти особенности способствуют формированию самоорганизующихся макроскопических структур с уникальными функциями в биологических интерфейсов, побудивших их полезность в качестве заветной ресурса биополимеров материалов. Здесь были использованы два типа структурных белков (белок от диких Tussah шелка и белка В от домашних шелка шелковицы в качестве примера), чтобы продемонстрировать общие протоколы производстве различных сплавов белок биоматериалов. Протоколы продемонстрировали включают часть 1: прогнозы взаимодействия белка и моделирования, часть 2: производство сплавов белок решений и участие 3: изготовление сплава белкасистемы и для оптических, электрических и фармацевтической промышленности. <img alt="Рисунок 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50891/50891fig1highres.jpg" width="500" /> Рисунок 1 Сырье различных структурных белков, которые обычно используются в нашей лаборатории для разработки на основе белков материалы, в том числе шелка из разных видов червей, Кератины от волосков и шерсти, эластины из разных тканей и различных растительных белков.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1050">
	<tbody>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Q100 Differential Scanning Calorimeters (DSC)</td>
			<td style="width:143px;">TA Instruments, New Castle, DE, USA 
			&#160;</td>
			<td style="width:169px;">N/A</td>
			<td style="width:523px;">You can use any type of DSC with a software to calculate the heat capacity</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">SS30T Vacuum Sputtering System&#160;</td>
			<td style="width:143px;">T-M Vacuum Products, Inc., Cinnaminson, NJ, USA</td>
			<td style="width:169px;">N/A</td>
			<td>With custom built parts; You can use any type of sputtering system to coat</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">VWR 1415M Vacuum Oven&#160;</td>
			<td style="width:143px;">VWR International, Bridgeport, NJ, USA</td>
			<td style="width:169px;">N/A</td>
			<td>You can use any type of vacuum oven to physically crosslink the samples</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

designing silk-silk protein alloy materials for biomedical applications

Волокнистые белки отображения различных последовательностей и структур, которые были использованы для различных применений в биомедицинских областях, таких как биосенсоры, наномедицины, регенерации тканей и доставки лекарств. Проектирование материалов на основе молекулярного масштаба взаимодействий между этими белками поможет генерировать новые многофункциональные сплава белок биоматериалов с перестраиваемой свойств. Такие сплава системы также обеспечивают преимущества по сравнению с традиционными синтетическими полимерами в результате к биологическому разложению материалов, биосовместимости и tenability в организме. Эта статья используется белковые смеси дикого Tussah шелка (Antheraea pernyi) и внутреннего шелка шелковицы (Bombyx Mori) в качестве примера, чтобы обеспечить полезные протоколы по этим темам, в том числе, как предсказать белок-белковых взаимодействий расчетными методами, как производят сплав белка решения, как проверить сплава системы с помощью термического анализа, и как изготовить переменных материалы сплавав том числе оптических материалов с дифракционных решеток, электрических материалов с цепей покрытий и фармацевтических материалов для выпуска и распространения лекарственных средств. Эти методы могут дать важную информацию для разработки многофункциональных биоматериалов нового поколения на основе различных белковых сплавов.

Типичный белок-белковых взаимодействий (например, между белком А и белка В) может содержать заряда-заряд (электростатические) достопримечательности, образование водородных связей, гидрофобных-гидрофильных взаимодействий, а также диполь, растворитель, противоион и энтропии эффек...

Watch this Scientific Journal Video about Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications at JoVE.com

Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications

Проектирование Silk-протеинов шелка и сплавы для биомедицинских применений

Смешивание является эффективным подходом к генерации биоматериалы с широким диапазоном свойств и комбинированных функций. По прогнозирования молекулярных взаимодействий между различными естественно протеинами шелка, новые шелк-шелк сплава белок платформы с перестраиваемой механической упругостью, электрического ответа, оптической прозрачности, химической технологичности, способности к биологическому разложению, или термической стабильности могут быть разработаны.

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Designing a Bio-responsive Robot from DNA Origami

Проектирование Bio-отзывчивый робота из ДНК-оригами

Nucleic acids are astonishingly versatile. In addition to their natural role as storage medium for biological information1, they can be utilized in ...

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Графен Покрытия для биомедицинских имплантатов

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

ECM Protein Nanofibers and Nanostructures Engineered Using Surface-initiated Assembly

ECM Белковые Нановолокон и наноструктуры Инженерная Использование Поверхность по инициативе Ассамблеи

The extracellular matrix (ECM) in tissues is synthesized and assembled by cells to form a 3D fibrillar, protein network with tightly regulated fiber ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Изготовление супергидрофобных полимерных материалов для биомедицинских применений

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

A Rapid and Quantitative Fluorimetric Method for Protein-Targeting Small Molecule Drug Screening

Быстрое и количественный Флуориметрический Метод белка-таргетинга маленькая молекула наркотиками Скрининг

We demonstrate a new drug screening method for determining the binding affinity of small drug molecules to a target protein by forming fluorescent gold ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Изготовление механически перестраиваемых и биологически активных металлов строительные леса для биомедицинских применений

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications

Синтез РГД-функционализированного гидрогелей в качестве инструмента для терапевтических применений

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and ...

Light-mediated Formation and Patterning of Hydrogels for Cell Culture Applications

Свет-опосредованной Формирование и структурирование гидрогелей для клеточных культур

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In ...

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Добыча на растительной основе Капсулы для микроинкапсуляцию приложений

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications

Rapid Mix Приготовление биоинспирированных наноразмерных гидроксилапатита для биомедицинских применений

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a medical ceramic due to its good biocompatibility and osteoconductivity. Recently there has been interest ...