自动组装的人工骨合成系统

　　

   美国的科学家最近研制出自动组装的骨合成系统。精心设计的组件联合起来模拟复杂的分子尺度骨结构，使修复学的发展又向前迈进了一步。

  材料学的工程师们非常热衷于仿效生物矿物质如骨、牙齿和外壳等的力度和韧性。例如，软体动物的外壳就是矿物质钙和碳的复合物，而一片有机体的组织，比同样薄厚的矿物质要有韧性得多。所以，就像生物矿物质一样，骨仿制物就是坚硬的矿石类物质和柔软的有机物的混合。

  骨是含钙矿物质羟磷灰石以及 胶原蛋白的复合物，胶原蛋白是腱和韧带坚韧的纤维性成分。胶原纤维为羟磷灰石晶体的聚集提供了支架，从而使骨具有了坚硬的特性。

   每一个胶原纤维本身就是由几个细丝状蛋白质分子纽成的做工精良的索状结构。这些纤维就如同预先规划好了一样自发组装。纤维将羟磷灰石晶体束缚到一起，并控制着晶体中原子的方向－－这强化了材料的力度。

   伊利诺斯西北大学的Sam Stupp和他的同事特制的蛋白质状小分子即多肽。多肽有一个疏水的“尾巴”，促使它们尾巴向内聚集到晶体柱中，远离水分子。

     这些又长又软的晶体柱形成了一团蠕虫似的纤维。Stupp的研究小组通过在表面捆绑临近的多肽而将纤维固定。就像将胶原纤维捆绑成细胞之间的结缔组织一样。

     研究人员还加入了一些分子，促进羟磷灰石晶体在天然蛋白质中的形成。最后， 他们还加入基团使蛋白质能粘付在细胞上，这样可以使这个自动装配的纤维网容纳活细胞。

   研究人员将这一基质放到离子溶液中－－主要是钙离子和磷酸盐。羟磷灰石晶体沿着支架生成，它们的原子层沿纤维方向排列，就像它们在骨胶原支架上一样。                 

              －－生物通摘译自 NATURE