《科技日报》 2023年03月30日 06版

多肽仿生材料是指借鉴自然界中的天然蛋白质、病毒、生物矿物等的结构与功能设计特定的肽序列，进而通过非共价或共价作用力调控形成的具有特定结构与功能的一类生物材料。

“多肽仿生材料是指借鉴自然界中的天然蛋白质、病毒、生物矿物等的结构与功能设计特定的肽序列，进而通过非共价或共价作用力调控形成的具有特定结构与功能的一类生物材料。”3月27日，天津大学化工学院副研究员王跃飞向科技日报记者介绍。

多肽仿生材料近年来备受学界和产业界关注。日前，王跃飞对多肽仿生矿化材料的合成机制、独特性质及其应用进行了系统介绍和讨论，并以通讯作者身份在国际期刊《化学学会评论》上发表了综述论文。

多肽仿生材料生物相容性好、种类丰富

由于多肽的组成结构与人体蛋白质有高度的相似性，作为一类内源性分子，其具有很好的生物相容性。此外，多肽的结构变化丰富。常见的组成多肽分子的氨基酸有20种，因此对于一条由30个氨基酸构成的多肽分子，就具有高达20^30种不同的氨基酸的组成方式。

“随着肽链长度的增加，其组成方式将变得更为多样。不同的氨基酸有不同的物化性质和生物活性，因此通过改变多肽的氨基酸序列长度以及组成，可以获得不同性质的多肽分子，满足不同的应用需求。”王跃飞说。

“由于多肽具有生物相容性好、结构多样等优点，且表面含有丰富的活性基团，因此可以制成多种多肽仿生材料。”王跃飞介绍。

其中多肽仿生矿化材料是近些年多肽仿生材料中发展较为迅猛的类型。

仿生矿化是模拟自然界中生物的矿化过程，如骨骼、牙齿、贝壳等的形成，利用生物分子在温和条件下合成无机矿物。

王跃飞介绍：“多肽仿生矿化材料由于具有独特的光学、催化以及生物活性，在传感检测、生物成像、抗肿瘤、药物递送、牙齿和骨骼修复等领域均有广泛应用。”

多肽仿生材料创新研究层出不穷

近年来，在医药健康等领域，由多肽分子构成的水凝胶、药物载体等仿生材料同样得到了广泛的应用。王跃飞举例，多肽分子能够形成具有特定生物活性的超分子水凝胶，能够模拟体内细胞外基质的环境，促进细胞的黏附、增殖、迁移、分化等，可用于细胞培养、组织工程、再生医学等领域。目前已有多家公司推出了基于多肽水凝胶的产品，在软组织的创面处理、手术过程中使用的止血材料以及高端化妆品等领域实现了成功应用。

目前，多肽仿生材料在众多领域都涌现出新的研究成果。

在生物成像与检测领域，通过模拟海洋生物水母中天然绿色荧光蛋白的结构和功能，王跃飞联合天津大学齐崴教授设计了一系列富含苯丙氨酸、组氨酸或酪氨酸残基的仿生多肽。这些多肽能够组装成多色系的荧光纳米颗粒，发出覆盖整个可见光区域以及近红外区域的荧光色彩，在生物成像与检测等领域有着广泛的应用前景。

“在材料设计方面，精确控制多肽分子之间的组装结构和行为是领域内的研究难点。”王跃飞介绍，近年来，研究人员能够利用人工智能软件，设计构成多肽的氨基酸序列，精确控制多肽分子之间的组装方式，从而极大提高了多肽仿生材料的设计效率和精度，获得自然界中无法得到的多级精细结构。

在材料合成方面，快速精准制备目标多肽材料是其成功应用的关键。近年来，通过合成生物学技术，合成与功能修饰结构更为复杂的多肽分子成为可能。另外，通过3D打印等精确组装技术，研究人员能够进一步精密调控多肽分子的组装过程，获得可用于组织工程的多级有序三维凝胶支架。

“随着材料设计以及合成方面的技术逐渐进步，未来多肽仿生材料的种类会越来越丰富，应用也会更加广泛。”王跃飞介绍，多肽分子组装形成的纳米颗粒，具有很好的靶向性和独特的生物学功能，能够作为载体包裹抗肿瘤药物、核酸药物等，并将其靶向递送至特定人体器官、组织或细胞中。目前，已有多家国内外公司正在开发以多肽为递送载体的抗肿瘤药物、小核酸药物等，并进入了Ⅱ期临床阶段。在这方面，王跃飞及其团队开展了深入研究，致力于肽基递送载体的开发与产业化应用。

另一个前沿应用领域是以多肽为核心的仿生智能材料，如智能水凝胶，这类材料在外界刺激条件下，能够发生结构转变，从而实现对其生物活性的动态调控。基于这些性质，多肽智能水凝胶能够用于神经干细胞的分化，实现对受损神经组织结构和功能的修复和再生，进而有望帮助瘫痪病人恢复肢体功能。（本报记者 陈 曦 通讯员 刘晓艳）

科技日报：科学家为多肽仿生材料应用“画像” --科技日报数字报 (stdaily.com)

（编辑 焦德芳 贾晨航）