Самособирающиеся белковые молекулы являются универсальными материалами для медицинских применений, поскольку их способность образовывать гели может быть ускорена или замедлена колебаниями pH, а также изменениями температуры или ионной силы. Эти биоматериалы, реагирующие на физиологические условия, поэтому могут быть легко адаптированы для приложений, где их эффективность зависит от кинетики гелеобразования, например, от того, насколько быстро и при каких стимулах они образуют гели.

Понимание кинетики гелеобразования белковых гидрогелей важно для оценки их полезности в медицинских целях и в будущем биоматериалов. Например, системы с быстрым гелеобразованием клинически полезны для гелеобразования in situ для доставки лекарств или генетического материала в клетки-мишени или анатомические области, в то время как системы с более медленным гелеобразованием применимы для тканевой инженерии из-за их способности поддерживать жизнеспособность клеток и их склонности к гелеобразованию. для сохранения однородности.

Чтобы изучить эту динамику, исследователи Тандона из Нью-Йоркского университета под руководством Джина Кима Монклара, профессора химической и биомолекулярной инженерии, использовали пассивную микрореологию (в отличие от измерения поведения потока посредством активного приложения давления), чтобы расширить предыдущие исследования фазового поведения гелеобразующего белка на основе. макромолекулы. В более раннем исследовании изучались различные условия окружающей среды, в основном изменения температуры, отчасти для определения верхней температурной точки, при которой гели распадаются на составляющие макромолекулы.

В новом исследовании, опубликованном в журнале ASC Macromolecules , команда обнаружила, среди прочего, что использование pH вблизи изоэлектрической точки белка приводит к минимизации электростатического отталкивания, что обеспечивает самосборку и гелеобразование. Они обнаружили, что тот же эффект можно вызвать, увеличив ионную силу, чтобы экранировать любые присутствующие электростатические отталкивания.

«Это важная информация для разработки гелевых материалов для тканевой инженерии и доставки лекарств, поскольку тканевая микросреда имеет определенный рН и ионную силу», — сказал Монтклэр, который руководит лабораторией Montclare Lab в Тандоне Нью-Йоркского университета и соавтором исследования которого является Майкл Мелетис, главный врач. автор и доктор философии. кандидат; Дастин Бриттон, доктор философии. кандидат; Прия Катьял, научный сотрудник; Бонни Лин, младший научный сотрудник; и сотрудники Исследовательской лаборатории ВВС Ретт Л. Мартино и Маниш К. Гупта.

Она отметила, что микрореология может выполняться с высокой производительностью для быстрой оценки кинетики самосборки/гелеобразования нескольких образцов параллельно, в отличие от скрининга отдельных образцов один за другим, что может занимать много времени.

«Теперь это может позволить исследователям биоматериалов проверять большое количество различных инженерных материалов для ускорения разработки биоматериалов», — сказала она.