据《自然》杂志2005年报道,美国德克萨斯大学的科学家发现,一种名为聚咯(polypyrrole)的导电聚合物能够与特定肽段结合,从而促进神经再生和血管生长。尽管该研究发表于近20年前,但其核心原理——利用导电聚合物作为生物材料支架——至今仍是组织工程领域的重要方向。近年来,聚咯及其衍生物因其优异的导电性和生物相容性,在神经修复、心脏组织工程和药物递送系统中持续受到关注。
研究人员从十亿个蛋白质片段中筛选出一种能有效粘附在聚咯上的肽段。聚咯是一种导电聚合物,具有类似金属的导电性和良好的生物活性。当肽段与细胞表面受体结合后,聚咯可作为支架支持细胞粘附和生长。项目负责人Christine Schmidt指出,聚咯无毒且导电,可在施加电场时增强神经突的再生能力。实验中,他们用聚咯包裹受损的神经突,并通过外加电场刺激,显著提高了神经再生效率。
筛选过程采用噬菌体展示技术:将数十亿个肽段展示在噬菌体表面,与聚咯结合后洗脱未结合的噬菌体,重复多次富集得到高亲和力肽段T59。T59含有天冬氨酸残基,其负电荷与聚咯表面的正电荷相互吸引,但其他含天冬氨酸的肽段无法结合,表明T59的三维结构增强了其亲和力。原子力显微镜测量显示,T59与聚咯的粘附力显著高于随机肽段。
这项研究为设计智能生物材料提供了新思路:通过筛选特异性肽段,可精确控制细胞与合成材料的相互作用。未来,T59可作为分子连接器,用于构建神经导管或血管移植物。此外,噬菌体展示方法还可用于寻找其他能与特定聚合物结合的肽段,拓展生物材料的功能。