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目前，材料的外科医生使用二主要类型在替换损坏的身体局部的机体里面的： 任一公用行业材料或被收获的自然材料。 公用行业材料在人工接缝包括不锈钢和银灰色合金和综合聚合物在血管旁路。 当这些材料很好经常执行在替换机械功能在这个机体时，他们缺乏许多微型和纳诺缩放比例组织必要为在这个机体内的适当的生物化学的功能。
为了替换这些生物化学的功能，被收获的自然材料例如心脏瓣膜和其他器官移植一般是黄金本位制。 然而，这些自然材料有一定数量的限制： 他们是消耗大和定期密集的收获和净化，他们冒疾病的风险传输，他们缺乏在行业材料综合找到的严格的质量管理增殖率，并且他们接近无法为特定应用自定义。
合情合理萨拉 Heilshorn 和她的小组教授 Heilshorn 生物材料组的测试设计和综合材料的可能性由设计的蛋白质制成。1 蛋白质是其中一个我们的身体主要物质要素，并且他们随着时间的推移演变形成与使目炫一些的材料生物力学和生物化学的属性。 蛋白质连接起来的由几氨基酸制成成长链。
通过变化氨基酸的顺序在链子的，用不同的有形资产的蛋白质被创建。 对于自然演变的蛋白质，包含氨基酸顺序每个蛋白质链子的指令在我们的基因，脱氧核糖核酸在细胞中坚力量被输入，查找了。 要仿造此进程，材料科学家能输入新的氨基酸顺序到化工被综合的一点儿设计的脱氧核糖核酸。 此基因消息被插入到一个主机有机体，例如无传染性的细菌。 在主机有机体的自然综合机械然后转换设计的脱氧核糖核酸消息并且综合与指定的确切的氨基酸顺序的蛋白质链子。 设计的蛋白质产品可能然后被净化和被处理成材料。
| 脱氧核糖核酸，也被称为脱氧核糖核酸是在传播基因信息的细胞里面的分子和通过它从一生成到下。 |
萨拉 Heilshorn 和她的小组教授使用此技术，再组合蛋白质工程，设计医疗应用的新的蛋白质材料。 这些蛋白质材料与被收获的自然材料的好处结合许多公用行业材料的好处，例如增殖率和容易的定制，例如细胞兼容性和生物降解性。 这些新的材料运作在仿效自然蛋白质旁边被找到在我们的身体里面。
象自然蛋白质，这些设计的蛋白质包含可能引导细胞正常运行用某些方式的生物力学和生物化学的 “指令”。 使用这些新的材料，我们工作确定将造成细胞遵守，移居，激增和区分到一个特定组织类型的正确的套指令，图 1。
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| 图 1. 数字式在一种蛋白质设计的生物材料内 (显示在绿色和蓝色) 增长的神经系统的干细胞改进的显微镜图象。 数细胞开始区分到神经元 (显示在绿色) 和延伸长的神经炎的新芽。 Cheryl 获取的原始微写器越共 Po Foo; 切尔西执行的数字式艺术品 Castillo。 |
我的实验室当前集中于材料对待疾病和伤害到这个中央神经系统，虽然此物质设计策略可以被运用于任何组织类型。2 由于细胞同时回应生物力学和生物化学的信号，设计启用可变的其中每一独立模块化的材料是重要的。
作为一个示例，我们设计了结合象有弹性的机械性能的蛋白质材料 (他们是能伸长和能适应的) 与细胞粘合剂生物化学的属性。3 这些材料可以通过起反应进一步设计回应在局部区域环境上的变化与细胞被藏匿的酵素。4 这些材料酵素回应可以用于触发三维模式诞生在材料内的或触发多个药物发运与明显的临时和空间的版本配置文件的。 通过仿效在我们的身体自然找到的材料，这些蛋白质设计的材料将启用新的医疗疗法的发展。
鸣谢
在此条款描述的这个工作由 Hellman 系学者证书、 deLarios 系列学者资金、国家学院 Keck 远期主动性、国家科学基金会 (EFRI-CBE-0735551 和 DMR-0846363) 和国家卫生研究所支持 (1DP2 OD006477 01 和 R01-DK-085720-01)。
参考
1. 越共 Po Foo C， Heilshorn SC. 蛋白质设计的生物材料、第8章，蛋白质工程和设计、编辑科克伦 J 和公园 SJ， CRC 新闻，博察 Raton， FL， 2009年。
2. 越共 Po Foo C，李 JS， Mulyasasmita W， Parisi 阿门 A， Heilshorn SC. 二要素蛋白质设计了细胞封闭的实际水凝胶。 国家科学院的行动美国 2009年， 106 (52) ：22067-22072.
3. Straley K， Heilshorn SC. 独立调整使用蛋白质工程的多个生物材料属性。 软的问题 2009年; 5:114-124.
4. Straley K，动态 Heilshorn 的 SC.，在酵素响应能力的水凝胶内的三维图式形成。 高级材料 2009年， 21:4148-4152。
版权 AZoM.com，萨拉 Heilshorn (斯坦福大学) 教授