多肽仿生材料是指借鑒自然界中的天然蛋白質、病毒、生物礦物等的結構與功能設計特定的肽序列，進而通過非共價或共價作用力調控形成的具有特定結構與功能的一類生物材料。

“多肽仿生材料是指借鑒自然界中的天然蛋白質、病毒、生物礦物等的結構與功能設計特定的肽序列，進而通過非共價或共價作用力調控形成的具有特定結構與功能的一類生物材料。”3月27日，天津大學化工學院副研究員王躍飛向科技日報記者介紹。

多肽仿生材料近年來備受學界和產業界關注。日前，王躍飛對多肽仿生礦化材料的合成機制、獨特性質及其應用進行了系統介紹和討論，並以通訊作者身份在國際期刊《化學學會評論》上發表了綜述論文。

多肽仿生材料生物相容性好、種類豐富

由於多肽的組成結構與人體蛋白質有高度的相似性，作為一類內源性分子，其具有很好的生物相容性。此外，多肽的結構變化豐富。常見的組成多肽分子的氨基酸有20種，因此對於一條由30個氨基酸構成的多肽分子，就具有高達20^30種不同的氨基酸的組成方式。

“隨著肽鏈長度的增加，其組成方式將變得更為多樣。不同的氨基酸有不同的物化性質和生物活性，因此通過改變多肽的氨基酸序列長度以及組成，可以獲得不同性質的多肽分子，滿足不同的應用需求。”王躍飛說。

“由於多肽具有生物相容性好、結構多樣等優點，且表面含有豐富的活性基團，因此可以制成多種多肽仿生材料。”王躍飛介紹。

其中多肽仿生礦化材料是近些年多肽仿生材料中發展較為迅猛的類型。

仿生礦化是模擬自然界中生物的礦化過程，如骨骼、牙齒、貝殼等的形成，利用生物分子在溫和條件下合成無機礦物。

王躍飛介紹：“多肽仿生礦化材料由於具有獨特的光學、催化以及生物活性，在傳感檢測、生物成像、抗腫瘤、藥物遞送、牙齒和骨骼修復等領域均有廣泛應用。”

多肽仿生材料創新研究層出不窮

近年來，在醫藥健康等領域，由多肽分子構成的水凝膠、藥物載體等仿生材料同樣得到了廣泛的應用。王躍飛舉例，多肽分子能夠形成具有特定生物活性的超分子水凝膠，能夠模擬體內細胞外基質的環境，促進細胞的黏附、增殖、遷移、分化等，可用於細胞培養、組織工程、再生醫學等領域。目前已有多家公司推出了基於多肽水凝膠的產品，在軟組織的創面處理、手術過程中使用的止血材料以及高端化妝品等領域實現了成功應用。

目前，多肽仿生材料在眾多領域都涌現出新的研究成果。

在生物成像與檢測領域，通過模擬海洋生物水母中天然綠色熒光蛋白的結構和功能，王躍飛聯合天津大學齊崴教授設計了一系列富含苯丙氨酸、組氨酸或酪氨酸殘基的仿生多肽。這些多肽能夠組裝成多色系的熒光納米顆粒，發出覆蓋整個可見光區域以及近紅外區域的熒光色彩，在生物成像與檢測等領域有著廣泛的應用前景。

“在材料設計方面，精確控制多肽分子之間的組裝結構和行為是領域內的研究難點。”王躍飛介紹，近年來，研究人員能夠利用人工智能軟件，設計構成多肽的氨基酸序列，精確控制多肽分子之間的組裝方式，從而極大提高了多肽仿生材料的設計效率和精度，獲得自然界中無法得到的多級精細結構。

在材料合成方面，快速精准制備目標多肽材料是其成功應用的關鍵。近年來，通過合成生物學技術，合成與功能修飾結構更為復雜的多肽分子成為可能。另外，通過3D打印等精確組裝技術，研究人員能夠進一步精密調控多肽分子的組裝過程，獲得可用於組織工程的多級有序三維凝膠支架。

“隨著材料設計以及合成方面的技術逐漸進步，未來多肽仿生材料的種類會越來越豐富，應用也會更加廣泛。”王躍飛介紹，多肽分子組裝形成的納米顆粒，具有很好的靶向性和獨特的生物學功能，能夠作為載體包裹抗腫瘤藥物、核酸藥物等，並將其靶向遞送至特定人體器官、組織或細胞中。目前，已有多家國內外公司正在開發以多肽為遞送載體的抗腫瘤藥物、小核酸藥物等，並進入了Ⅱ期臨床階段。在這方面，王躍飛及其團隊開展了深入研究，致力於肽基遞送載體的開發與產業化應用。

另一個前沿應用領域是以多肽為核心的仿生智能材料，如智能水凝膠，這類材料在外界刺激條件下，能夠發生結構轉變，從而實現對其生物活性的動態調控。基於這些性質，多肽智能水凝膠能夠用於神經干細胞的分化，實現對受損神經組織結構和功能的修復和再生，進而有望幫助癱瘓病人恢復肢體功能。（陳曦、劉曉艷）

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