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自組裝肽生物材料（Designer Self-Assembling Peptide Biomaterials)是超分子化學(xué)與納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究前沿，其離子互補(bǔ)性自組裝肽(Ion-Complementary Self-Assembling Peptide)的原創(chuàng)科學(xué)家為年屆70歲仍工作于美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的四川大學(xué)知名校友張曙光博士，該離子互補(bǔ)性自組裝肽的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)與廣泛生物醫(yī)學(xué)研究在科學(xué)界先后獲得多項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)，并獲2020年度國(guó)際蛋白質(zhì)協(xié)會(huì)授予Emil Thomas Kaiser Award榮譽(yù)（日本北海道舉行the World Conference on Protein Science 2020 (WCPS2020)頒發(fā)）。近20年來(lái)，各類別離子互補(bǔ)性自組裝肽水凝膠已獲多項(xiàng)專利技術(shù)并廣泛應(yīng)用于不同生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如納米止血材料（PuraStat^òRADA16-I肽（RADA）₄)、納米疫苗載體(Q11肽(QQKFQFQFEQQ))、口腔醫(yī)學(xué)中牙周礦化基質(zhì)材料(P11-4肽Curodont^TMRepair(QQRFEWEFEQQ))及細(xì)胞3D培養(yǎng)支架材料(PuraMatrix^TMRADA16-I水凝膠)等，是當(dāng)代納米生物醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展的一盞明燈。這類具有特定物理化學(xué)特性的新型納米材料已經(jīng)逐漸進(jìn)入臨床轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，如組織特異性細(xì)胞治療納米載體、細(xì)胞特異性3D打印生物墨水、化學(xué)特異性藥物遞送載體、基質(zhì)誘導(dǎo)性3D細(xì)胞培養(yǎng)支架等，代表并引領(lǐng)了新型生物醫(yī)學(xué)納米材料的發(fā)展方向，并顯著區(qū)別于傳統(tǒng)生物材料的研究策略、轉(zhuǎn)化思路與應(yīng)用途徑，其膜蛋白研究及細(xì)胞3D培養(yǎng)支架的專利技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)由3DM、BD和Corning等多家公司代理向全世界銷售，正在產(chǎn)生越來(lái)越大的生物醫(yī)學(xué)潛力（圖1）。

納米止血是德國(guó)神經(jīng)外科醫(yī)生Rutledge G. Ellis-Behnke博士于2006年提出的研究命題，其宗旨是使用納米技術(shù)在15秒內(nèi)獲得完全的外科或創(chuàng)傷出血停止，從而對(duì)當(dāng)今傳統(tǒng)止血材料（天然或化學(xué)合成的）提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，經(jīng)過近20年實(shí)踐發(fā)展，目前仍然在進(jìn)一步研制與探索各種基于納米尺度的新型生物材料，特別需要來(lái)自生物化學(xué)、分子生物學(xué)與生物物理學(xué)等其他學(xué)科知識(shí)滲透融合并產(chǎn)生新思維和新模式的新型生物材料，其中以藤壺、貽貝有關(guān)的水下黏附蛋白已經(jīng)有40多年研究歷史（最早1981年報(bào)道），但至今沒有外科納米止血材料臨床轉(zhuǎn)化成功的報(bào)道。以RADA16-I自組裝肽為代表的納米材料如PuraStat^ò、PuraSinus^ò、PuraBond^ò、PuraDerm^ò產(chǎn)品及其他離子互補(bǔ)性自組裝肽納米材料如TDM-623和SPG-178等，展現(xiàn)了化學(xué)合成自組裝短肽納米材料的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)和臨床應(yīng)用前景（圖2），合符外科臨床上理想止血敷料體內(nèi)使用時(shí)的很多優(yōu)點(diǎn)（圖3A）。在納米止血機(jī)制上，離子互補(bǔ)性自組裝肽納米材料以快速高效結(jié)合水的水凝膠形成機(jī)制固化血漿蛋白及血細(xì)胞成分，并對(duì)出血傷口位點(diǎn)快速黏附、封閉與整合，顯示了與傳統(tǒng)天然生物材料及化學(xué)合成聚合體納米材料完全不同的超低納米尺度介入血液液相與細(xì)胞相的高效凝血止血機(jī)制（圖3B）。本綜述論文詳細(xì)闡述了這一領(lǐng)域近20年研究進(jìn)展及已經(jīng)發(fā)展的臨床外科技術(shù)成就，尤其是微創(chuàng)外科技術(shù)領(lǐng)域和非壓迫傷口出血與內(nèi)部醫(yī)學(xué)出血時(shí)需要生物材料止血情況下的臨床醫(yī)學(xué)外科止血技術(shù)進(jìn)展。

圖2.自組裝肽納米纖維生物材料作為局部止血基質(zhì)在外科臨床和臨床前研究中的醫(yī)學(xué)應(yīng)用及基于膠原蛋白的注射劑用于治療疾?。òㄑ例l、肌肉骨骼、泌尿生殖道、胃腸道等）相比較的部分非標(biāo)準(zhǔn)臨床應(yīng)用（Polymers (Basel). 2023 Feb 17;15(4):1020. doi: 10.3390/polym15041020）。

圖3.理想傷口敷料的主要特性（Polymers (Basel). 2022 Jan 21;14(3):421.）及自組裝肽納米纖維生物材料的獨(dú)特止血機(jī)制。

本長(zhǎng)篇綜述文章除了詳細(xì)介紹短肽納米纖維生物材料與其他天然止血材料及化學(xué)合成止血材料的物理化學(xué)差異、凝血止血機(jī)制及外科止血特點(diǎn)外，還深入分析了這類自組裝肽納米止血材料在神經(jīng)外科、鼻外科、食道外科、胃外科、肝膽胰外科、心血管外科、結(jié)直腸外科等不同外科專業(yè)上臨床止血技術(shù)特征以及自組裝肽納米止血材料的優(yōu)點(diǎn)與獨(dú)特性（圖4）。尤其是作為一線、二線或三線止血材料使用時(shí)在術(shù)內(nèi)出血、術(shù)后出血及彌漫性粘膜表面出血或難以控制的出血點(diǎn)上，這種新型生物材料在臨床技術(shù)上具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。一種新型生物醫(yī)學(xué)材料的誕生，需要各個(gè)國(guó)家和不同機(jī)構(gòu)科研人員潛心研究與付出辛勤的勞動(dòng)，短肽納米纖維生物材料是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域集蛋白質(zhì)化學(xué)、組織工程學(xué)、納米材料學(xué)、生物物理學(xué)等學(xué)科深層次交叉融合發(fā)展的產(chǎn)物，是基于傳統(tǒng)天然與化學(xué)合成生物材料基礎(chǔ)上從生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)視角的科學(xué)研究中提煉出的基礎(chǔ)研究成果。目前，NCBI上以“self-assembling peptide”為檢索詞的論文數(shù)量已經(jīng)達(dá)到3000篇以上，許多高影響期刊或?qū)I(yè)性期刊在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究?jī)蓚€(gè)方面推動(dòng)這一基于蛋白質(zhì)基本組成單位的生物材料學(xué)科取得了重要進(jìn)展，除了本文闡述納米止血技術(shù)領(lǐng)域外，該新型肽納米纖維生物材料為再生醫(yī)學(xué)與細(xì)胞治療技術(shù)發(fā)展正在產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響，將為醫(yī)學(xué)新技術(shù)的誕生和臨床轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)叩開當(dāng)代醫(yī)學(xué)研究的“潘多拉（Pandora）”魔盒。近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)高校的不同專業(yè)團(tuán)隊(duì)陸續(xù)開展了這種新型短肽生物材料的基礎(chǔ)或應(yīng)用研究，證實(shí)這一新型生物材料學(xué)科在當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)領(lǐng)域的重要意義。

圖4.短肽納米纖維水凝膠生物材料在外科臨床納米止血技術(shù)上的應(yīng)用（該圖為不同大學(xué)醫(yī)院或科研機(jī)構(gòu)開展的臨床或臨床前外科止血技術(shù)或外科微創(chuàng)止血技術(shù)）。

Advanced Materials雜志在國(guó)際材料科研領(lǐng)域享譽(yù)盛名！是近30年來(lái)具有國(guó)際影響力的高級(jí)開放源期刊（IF=32.086,CiteScore為47.7），其高質(zhì)量研究論文、綜述、通訊稿和評(píng)論等主要涵蓋材料科學(xué)、健康與醫(yī)藥科學(xué)、生命科學(xué)或工程科學(xué)領(lǐng)域的材料科學(xué)問題，揭示功能材料的跨學(xué)科化學(xué)和物理前沿研究與最新進(jìn)展。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202301849