Name: designing silk-silk protein alloy materials for biomedical applications
Uploaded: 2014-08-13T14:15:00
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Los autores agradecen a la Universidad de Rowan para el apoyo de esta investigación. XH también agradece al Dr. David L. Kaplan de la Universidad de Tufts y el NIH P41 Tissue Resource Center Ingeniería (TERC) para capacitaciones técnicas anteriores.

1. Predicción de interacciones de proteínas <ol><li> Análisis Bioinformática de moléculas de proteína <ol><li> Visite el sitio web del Centro Nacional de Información Biotecnológica (www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/), y buscar los nombres de las proteínas que se utilizarán para el estudio de la aleación. Nota: Para este ejemplo, se usaron dos proteínas: la proteína A, que es la fibroína de seda tussah salvaje, y la proteína B, que es la fibroína de seda de morera doméstica. Para la proteína A, las secuen...

Uno de los procedimientos más importantes en la producción de &quot;aleación&quot; sistema de la proteína es verificar la miscibilidad de las proteínas mezcladas. De lo contrario, es sólo una mezcla de proteínas o proteína sistema compuesto inmiscible sin propiedades estables y sintonizables. Un método de análisis térmico experimental se puede utilizar para este fin y para confirmar sus propiedades de la aleación. Interacciones proteína-proteína pueden ser vistos de acuerdo con el modelo de Flory-Huggins c...

La naturaleza ha creado estrategias para generar matrices biológicas sintonizables y multifuncionales utilizando un número limitado de proteínas estructurales. Por ejemplo, elastins y colágenos siempre se usan juntos en vivo para proporcionar las ventajas y funciones ajustables requeridos para tejidos específicos 1,2. La clave de esta estrategia es la mezcla. Blending involucra proteínas mezclado con proporciones específicas y es un enfoque tecnológico para generar sistemas de materiales simples con sintonizable y variadas propiedades 3-5. En comparación con las estrategias de ingeniería sintéticos 6,7, la mezcla también puede mejorar la uniformidad de los materiales y la capacidad de procesar el material debido a la facilidad de operación 8-16. Por lo tanto, el diseño, aleaciones biocompatibles proteínas multifuncionales es un área emergente de la investigación médica. Esta tecnología también proporcionará un conocimiento sistemático del impacto de las matrices de proteínas naturales en las funciones celulares y de tejidos, tanto en vitro e in vivo 10,17. Mediante la optimización de las interfaces moleculares entre diferentes proteínas, materiales de aleación a base de proteínas pueden abarcar una gama de funciones físicas, tales como estabilidad térmica a diferentes temperaturas, elasticidad para apoyar diversos tejidos, sensibilidad eléctrica en los órganos variables, y las propiedades ópticas de la córnea para la regeneración del tejido 3, 18-27. El resultado de estos estudios proporcionará una nueva plataforma de proteína-materiales en el campo de la ciencia biomédica de importancia directa para las reparaciones de tejido sintonizables y tratamientos de la enfermedad y, además, llevar a los dispositivos de implantes biodegradables en sus nuevas funciones terapéuticas y de diagnóstico se puede prever 3. Muchas proteínas estructurales naturales tienen propiedades físicas y bioactivos críticos que pueden ser explotadas como candidatos para las matrices de biomateriales. Sedas de diferentes especies de gusanos, queratinas de los pelos y lanas, elastins y colágenos de diferentes tejidos, ydiversas proteínas vegetales son algunas de las proteínas estructurales más comunes que se utilizan para el diseño de materiales a base de proteínas variables (Figura 1) 18-27. En general, estas proteínas pueden formar diferentes estructuras moleculares secundaria (por ejemplo, láminas beta para sedas, o enrollado de las bobinas para queratinas) debido a sus únicas secuencias de ácido repetitivas amino primarios 3,28-35. Estas características promueven la formación de estructuras macroscópicas auto-ensambladas con funciones únicas en las interfases biológicas que provocó su utilidad como un recurso preciado de materiales de biopolímero. Aquí, se utilizaron dos tipos de proteínas estructurales (proteína A de la seda tussah salvaje y la proteína B de la seda de morera domesticado como un ejemplo) para demostrar los protocolos generales de la producción de diversos biomateriales de aleación de proteína. Los protocolos demostrados incluyen parte 1: predicciones de interacción de proteínas y simulaciones, parte 2: la producción de soluciones de aleación de proteína, y parte 3: fabricación de aleación de proteínasistemas y para aplicaciones ópticas, eléctricas y farmacéuticas. <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50891/50891fig1highres.jpg" width="500" /> Figura 1. Las materias primas de diversas proteínas estructurales que se utilizan comúnmente en nuestro laboratorio para el diseño de materiales a base de proteínas, incluyendo las sedas de diferentes especies de gusanos, queratinas de los pelos y lanas, elastins de diferentes tejidos, y varias proteínas vegetales.

<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

Las proteínas fibrosas muestran diferentes secuencias y estructuras que se han usado para diversas aplicaciones en los campos biomédicos, tales como biosensores, la nanomedicina, la regeneración de tejidos, y la administración de fármacos. Materiales basados ​​en las interacciones a escala molecular entre estas proteínas Diseñar ayudará a generar nuevos biomateriales aleación proteína multifuncional con propiedades sintonizables. Tales sistemas de materiales de aleación también proporcionan ventajas en comparación con polímeros sintéticos tradicionales debido a la biodegradabilidad materiales, biocompatibilidad, y plausibilidad en el cuerpo. Este artículo utiliza las mezclas de proteínas de seda salvaje tussah (Antheraea pernyi) y seda de mora del interno (Bombyx mori) como ejemplo para proporcionar protocolos útiles con respecto a estos temas, entre ellos cómo predecir las interacciones proteína-proteína mediante métodos computacionales, cómo producir aleación de proteína soluciones, cómo verificar los sistemas de aleación por análisis térmico, y la forma de fabricar materiales de aleación de variablesincluyendo los materiales ópticos con rejillas de difracción, materiales eléctricos con circuitos, recubrimientos y materiales farmacéuticas para la liberación del fármaco y la entrega. Estos métodos pueden proporcionar información importante para el diseño de los biomateriales multifuncionales de última generación basado en diferentes aleaciones de proteínas.

Típica interacciones proteína-proteína (por ejemplo, entre la proteína A y proteína B) pueden contener carga-carga (electrostáticas) lugares de interés, la formación de enlaces de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas hidrófilo-, así como dipolo, disolvente, contraión, y los efectos entrópicos entre la específica dominios de las dos proteínas (Figura 2) 3. Por lo tanto, en lo fundamental, podemos predecir los efectos de estas interacciones mediante simulaciones comput...

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Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications

El diseño de proteínas de seda-seda aleaciones para aplicaciones biomédicas

La mezcla es un enfoque eficaz para generar biomateriales con una amplia gama de propiedades y características combinadas. Al predecir las interacciones moleculares entre las diferentes proteínas de la seda natural, nuevas plataformas de aleación de proteínas de seda de seda con la resistencia mecánica sintonizable, respuesta eléctrica, transparencia óptica, procesamiento químico, biodegradabilidad, estabilidad térmica o se pueden diseñar.

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

Research

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