以仿生特性而著稱的水凝膠(hydrogels)是諸如藥物遞送、干細胞治療等生物醫(yī)學應用的主要材料。傳統(tǒng)的水凝膠由合成聚合物或天然生物分子組成，往往用作分子或細胞的被動支架，這些材料不能完全覆蓋參與生物學過程的動態(tài)信號，如細胞/組織發(fā)育。

　　光響應水凝膠(photo-responsive hydrogels)同時具備控制分子或細胞行為、高時空精度和小侵襲性等特點?？茖W家們想運用光響應水凝膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)水凝膠的主要挑戰(zhàn)是如何在保持功能的同時，有效地將這些復雜的球狀蛋白質(zhì)組裝成超分子結(jié)構(gòu)。

　　最近，香港科技大學的科學家們在溫和條件下通過共價拼接感光體末端腺苷鈷胺結(jié)合域(photoreceptor C-terminal adenosylcobalamin binding domain，CarHC)蛋白，創(chuàng)建了一種B12依賴光感水凝膠(B12-dependent light-sensing hydrogel)。這項將刺激-反應蛋白直接組裝成水凝膠的方法，為設計“智能”生物材料提供了一個通用解決方案，為未來生物材料開發(fā)開辟了巨大機遇。

　　該研究結(jié)果發(fā)表在近期(6月6)的《PNAS》雜志。

　　“通過基因編碼SpyTag-SpyCatcher化學，我們共價組裝了CarHC光感受器蛋白質(zhì)，創(chuàng)造了一個以完全重組蛋白質(zhì)為基礎的光感水凝膠，”文章作者、香港科技大學化學與生物分子工程系助理教授Fei Sun說?！艾F(xiàn)已證明，AdoB12-依賴CarHC四聚體是黑暗條件下形成有彈性的水凝膠的必要條件，當光誘導CarHC解體時，它可以迅速執(zhí)行膠-溶膠過渡作用。”

　　“由此產(chǎn)生的水凝膠組分在光暴露中表現(xiàn)出快速的膠-溶膠轉(zhuǎn)變，使3D培養(yǎng)中的3T3成纖維細胞和人骨髓間充質(zhì)干細胞(hMSCs)溫和地釋放/復原，同時保持細胞活力，”Sun說。“創(chuàng)造刺激-響應‘智能’型水凝膠的需求越來越強烈，我們這種直接用刺激-響應蛋白質(zhì)自組裝成水凝膠的策略可作為設計動態(tài)可調(diào)生物材料的一個通用策略代表?！?/div>