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Tunable keratin hydrogel based on disulfide shuffling strategy for drug delivery and tissue engineering.
Journal of Colloid and Interface Science ( IF 9.4 ) Pub Date : 2019-02-18 , DOI: 10.1016/j.jcis.2019.02.049 Yu Cao 1 , Yiqian Yao 1 , Ying Li 1 , Xuexia Yang 1 , Zhangjun Cao 1 , Guang Yang 2
Journal of Colloid and Interface Science ( IF 9.4 ) Pub Date : 2019-02-18 , DOI: 10.1016/j.jcis.2019.02.049 Yu Cao 1 , Yiqian Yao 1 , Ying Li 1 , Xuexia Yang 1 , Zhangjun Cao 1 , Guang Yang 2
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Protein-based hydrogels that possess tunable properties have long been a challenge in tissue engineering. Keratin is a group of natural proteins derived from skin and skin appendant, and features a rich content of cysteine residue which exists in the form of disulfide bonds. Inspired by this, in this work, a simple disulfide shuffling strategy was utilized to develop keratin hydrogels by converting the intramolecular disulfide bonds into the intermolecular disulfide bonds. To achieve this, the intramolecular disulfide bonds were first cleaved by the reductive reagent such as cysteine, to liberate free thiol group, which formed intermolecular disulfide bonds through thiol oxidation. It was demonstrated that control of the cysteine level led to a tunable disulfide crosslinking density, and thus an altered network structure, gel degradation, and drug release rate. Also, this strategy enables good biocompatibility of the material owing to avoiding extra chemical crosslinkers in the preparation procedure. Moreover, this keratin hydrogel had redox-responsive capacity in both gel degradation and drug release due to the disulfide-bond based network structure, providing extensive applicability in tissue engineering and drug release.
中文翻译：
基于二硫键改组策略的可调角蛋白水凝胶，用于药物输送和组织工程。
具有可调节性质的基于蛋白质的水凝胶长期以来一直是组织工程学中的挑战。角蛋白是衍生自皮肤和皮肤附属物的一组天然蛋白质，并且具有丰富含量的以二硫键形式存在的半胱氨酸残基。受此启发，在这项工作中，一种简单的二硫键改组策略被用于通过将分子内二硫键转换为分子间二硫键来开发角蛋白水凝胶。为此，首先将分子内二硫键通过还原试剂如半胱氨酸裂解，释放出游离的巯基，后者通过硫醇氧化形成分子间的二硫键。结果表明，控制半胱氨酸水平可导致可调节的二硫键交联密度，从而改变网络结构，凝胶降解，和药物释放速度。而且，由于在制备过程中避免了额外的化学交联剂，因此该策略能够使材料具有良好的生物相容性。此外，由于基于二硫键的网络结构，这种角蛋白水凝胶在凝胶降解和药物释放中均具有氧化还原响应能力，在组织工程和药物释放中提供了广泛的适用性。
更新日期：2019-02-18
中文翻译：
基于二硫键改组策略的可调角蛋白水凝胶，用于药物输送和组织工程。
具有可调节性质的基于蛋白质的水凝胶长期以来一直是组织工程学中的挑战。角蛋白是衍生自皮肤和皮肤附属物的一组天然蛋白质，并且具有丰富含量的以二硫键形式存在的半胱氨酸残基。受此启发，在这项工作中，一种简单的二硫键改组策略被用于通过将分子内二硫键转换为分子间二硫键来开发角蛋白水凝胶。为此，首先将分子内二硫键通过还原试剂如半胱氨酸裂解，释放出游离的巯基，后者通过硫醇氧化形成分子间的二硫键。结果表明，控制半胱氨酸水平可导致可调节的二硫键交联密度，从而改变网络结构，凝胶降解，和药物释放速度。而且，由于在制备过程中避免了额外的化学交联剂，因此该策略能够使材料具有良好的生物相容性。此外，由于基于二硫键的网络结构，这种角蛋白水凝胶在凝胶降解和药物释放中均具有氧化还原响应能力，在组织工程和药物释放中提供了广泛的适用性。
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