兩親性多肽
兩親性多肽 （PAs）是一種兼具親水性肽列與疏水性烷基鏈的肽分子，有時也稱肽兩親物。可自組裝成超分子納米結構，形狀包括：球形膠束狀，扭曲的條帶狀和高縱橫比的納米纖維狀 [1] [2]等。
肽兩親物通常包含連接至脂質尾部的親水性肽序列，與具有10至16個碳的疏水性烷基鏈。 [3] 因此，它們也可以被認為是脂肪肽的一種。另外，有一種特殊類型的兩親性多肽，是由帶電荷的殘基和中性殘基以重複方式交替構成的，例如RADA16-I。
PAs於1990年代和2000年代被合成，並且廣泛用於諸如納米載體，納米藥物和顯像劑等醫療相關領域。 但是，它們的主要潛力可能在再生醫學中，用來培養和傳遞細胞和生長因子。 [4]
歷史
肽兩親物是在1990年代開發的。 他們是在1995年被Matthew Tirrell小組首次發現的。 [5] [6] 這些首次被報道的PA分子由兩個結構域組成：一個具有親脂性，另一個具有親水性，由於親油性域與溶劑的締合（疏水作用），其自組裝成球形超分子結構，從而形成了納米結構的核心。 而親水性殘基暴露於水，從而產生可溶性納米結構。
Samue I. Stupp 實驗室的Hartgerink等在21世紀初期合成了一個兩親性多肽，其具有三個結構域：疏水尾部，具有摺疊結構的胺基酸，和一個設計成增加分子水溶性和/或通過與生物系統相互作用來實現生物學功能的肽表位。[7] [8] 另外，PA可以包含靶向或信號傳導表位，其允許形成的納米結構通過與生物系統相互作用而執行靶向或信號傳導的生物學功能。 [9] [10]兩親性多肽的自組裝過程是通過形成β-摺疊的胺基酸之間的氫鍵結合以及尾部的疏水塌陷實現的，從而形成在納米纖維表面以極高的密度呈遞肽表位的圓柱狀膠束。這種分子自組裝成纖維的過程自發於所有的兩親性多肽分子溶液中，並且具有一個小到可以忽略不計的臨界膠束濃度。通過改變pH值或添加平衡離子來屏蔽纖維帶電的表面，該分子溶液可以形成凝膠。研究顯示，由於生理溶液中平衡離子的存在，在體內注射多肽兩親分子溶液會形成原位凝膠。它的這種特性以及材料的完全生物可降解性，使之在體外和體內治療中有許多應用。
應用領域
該分子的化學性質使得其自組裝纖維和凝膠的機械性能和生物活性具有可調整性。生物活性序列可用於結合生長因子，使其以高密度定位並呈遞至細胞，或直接模擬內源性生物分子的功能。模仿纖連蛋白粘附性的RGD環序列，層粘連蛋白和纖連蛋白中的IKVAV序列和結合硫酸肝素的共有序列只是已被合成的大型序列庫中的少數。這些分子和它們製成的材料已被證明可有效促進細胞粘附，傷口癒合，骨骼礦化，細胞分化甚至小鼠脊髓損傷後的功能恢復。
除此之外，兩親性多肽可根據需求被合成為更複雜的結構。近年來，具有更先進的結構和潛在應用的生物活性材料的兩親性多肽被合成。在其中的一項研究中，對兩親性多肽溶液進行熱處理使其材料中形成大的雙折射區域，該區域可以通過一個弱剪切力而使納米纖維排列成一個連續的單域凝膠。而這種用於排列材料的弱剪切力能夠將活細胞封裝在這些凝膠中，從而在依賴細胞極性和對齊功能的組織再生中進行應用。在另一項研究中，帶正電荷的兩親性多肽和帶負電荷的長生物聚合物結合能形成分層有序的膜。當兩種溶液接觸時，每種溶液的成分之間的靜電絡合會形成擴散阻擋層，從而阻止溶液混合。隨著時間的流逝，滲透壓差驅使聚合物鏈通過擴散屏障進入兩親性多肽區，從而形成垂直於界面的，隨時間增長的纖維。通過將一種溶液滴入另一種溶液中，這些材料可以製成平展的膜狀或球形的囊狀物。這些材料具有堅固的特性可被用於機械處理，並且可以通過改變生長條件和時間來獲得一系列其他優異的性能。它們可以摻入具有生物活性的兩親性多肽，來包裹細胞和生物分子，並具有生物相容性和生物可降解性。
參見
參考資料
- ^ Hamley, I. W. Self-assembly of amphiphilic peptides. Soft Matter. 18 April 2011, 7 (9): 4122–4138. ISSN 1744-6848. doi:10.1039/C0SM01218A （英語）.
- ^ Dehsorkhi, Ashkan; Castelletto, Valeria; Hamley, Ian W. Self-assembling amphiphilic peptides. Journal of Peptide Science. 2014, 20 (7): 453–467. ISSN 1099-1387. doi:10.1002/psc.2633 （英語）.
- ^ Hamley, Ian W. Lipopeptides: from self-assembly to bioactivity. Chemical Communications. 2015, 51 (41): 8574–8583. ISSN 1364-548X. doi:10.1039/C5CC01535A （英語）.
- ^ Rubert Pérez, Charles M.; Stephanopoulos, Nicholas; Sur, Shantanu; Lee, Sungsoo S.; Newcomb, Christina; Stupp, Samuel I. The Powerful Functions of Peptide-Based Bioactive Matrices for Regenerative Medicine. Annals of biomedical engineering. March 2015, 43 (3): 501–514. ISSN 0090-6964. PMC 4380550
. PMID 25366903. doi:10.1007/s10439-014-1166-6.
- ^ Yu, Ying-Ching; Berndt, Peter; Tirrell, Matthew; Fields, Gregg B. Self-Assembling Amphiphiles for Construction of Protein Molecular Architecture. Journal of the American Chemical Society. 1 January 1996, 118 (50): 12515–12520. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja9627656.
- ^ Berndt, Peter; Fields, Gregg B.; Tirrell, Matthew. Synthetic lipidation of peptides and amino acids: monolayer structure and properties.. Journal of the American Chemical Society. 1 September 1995, 117 (37): 9515–9522. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja00142a019.
- ^ Hartgerink, J. D. Self-Assembly and Mineralization of Peptide-Amphiphile Nanofibers. Science. 23 November 2001, 294 (5547): 1684–1688. doi:10.1126/science.1063187.
- ^ Hartgerink, Jeffrey D.; Beniash, Elia; Stupp, Samuel I. Peptide-amphiphile nanofibers: A versatile scaffold for the preparation of self-assembling materials. Proceedings of the National Academy of Sciences. 16 April 2002, 99 (8): 5133–5138. ISSN 0027-8424. doi:10.1073/pnas.072699999 （英語）.
- ^ Cui, Honggang; Webber, Matthew J.; Stupp, Samuel I. Self-assembly of peptide amphiphiles: From molecules to nanostructures to biomaterials. Biopolymers. 20 January 2010, 94 (1): 1–18. doi:10.1002/bip.21328.
- ^ Hendricks, Mark P.; Sato, Kohei; Palmer, Liam C.; Stupp, Samuel I. Supramolecular Assembly of Peptide Amphiphiles. Accounts of Chemical Research. 17 October 2017, 50 (10): 2440–2448 [2020-05-18]. ISSN 0001-4842. doi:10.1021/acs.accounts.7b00297. （原始內容存檔於2020-01-29）.
