- 再生医学:生物材料与组织再生
- 付小兵等主编
- 1224字
- 2022-04-21 16:51:17
五、自组装多肽材料的局限性与未来展望
自组装多肽材料由于其特定的结构和分子间的相互作用,能够形成纤维状的复杂的纳米结构,在形状、大小和孔隙上与ECM的天然纤维蛋白相似。此外,自组装多肽材料拥有一些与细胞结合的位点,可以与细胞相互作用并影响它们的一些生物功能。自组装多肽材料可以提供类似于天然ECM的微环境,支持细胞的生长和分化,或作为细胞移植的载体。自组装多肽材料作为组织工程的支架材料,不仅解决了材料与细胞相容性差的问题,而且在生物活性、细胞黏附性、降解性、免疫原性、促细胞活性、仿细胞外微环境等方面均优于其他支架材料,具有广阔的发展空间和应用前景。自组装多肽支架材料实现了在分子水平从微观到宏观地进行新材料的设计,为组织工程领域的发展提供了新的动力。
但是,自组装多肽材料的研究还面临着很多挑战。首先,现在还不能准确地预测和控制自组装多肽的结构,如无法控制多肽纳米管在三维方向上的增长。自组装通常在分子尺度上产生高度有序的结构,例如在纳米尺度上(例如带状、纳米粒子、纳米管),但是在微观尺度上,纤维聚集主要是随机的。这对于特定结构的细胞或组织的应用有所限制。如果可以在微尺度和宏观层面上指导多肽自组装,可为宿主和/或移植的细胞提供特定的空间,更好地参与组织的再生。如何获取更复杂的纳米纤维结构自组装多肽材料也是今后的研究方向。其次,自组装多肽材料,特别是水凝胶支架,其机械性能还不能完全满足要求,需要进一步改善和提高。由于自组装多肽的分子量较低,以及自组装过程中的弱非共价键作用,低机械性能(在刚度、弹性等方面)是自组装多肽材料的主要缺点,因此应用局限于诸如大脑等软组织的支架。因此,对自组装多肽材料生物力学的进一步改进是必要的。能否通过化学方法改变自组装多肽水凝胶的生物力学特性,使其适用于多种目标组织或器官,而不改变其生物相容性等生物功能,需要科学家们进一步研究。另外,还需对自组装多肽做进一步的改性,使其具有靶向性、控制细胞活动等特殊的功能。自组装多肽材料可以专门设计用于靶向治疗的仿生定制,这是其很大的一项优势。自组装和联合组装多肽材料可以实现功能化,并可实现多重功能化,以达到所需的仿生特性,特别是与宿主组织和/或细胞进行特定的相互作用。但如何具体实现仿生定制的功能可能还有很长一段路要走。如果这些问题得以解决,自组装多肽材料将会得到更广泛的应用,对社会的进步与发展起到重要的推动作用。
自组装多肽材料的开发和研究已经有20年了,有些产品已经进入了临床试验阶段,可能很快就会进入临床应用中。相信在不久的将来,会有越来越多的不同序列的功能化自组装多肽材料不断涌现。然而,就像所有其他仿生结构一样,每一种新的功能化自组装多肽序列都应该在体外和体内进行全面的细胞毒性、安全性和免疫原性测试。因此,在定制一个新的自组装多肽材料时,应该考虑到一个长远的监管措施,例如功能化自组装和联合组装多肽在临床应用中应当按医疗器械还是药物监管等问题。
(王进美 王潇潇 吴耀炯)