DOI: 10.1021/acsami.0c05191

本文报告了一种在磁场作用下利用芳香族阳离子肽与透明质酸（HA）自组装和纳米纤维排列制备纳米纤维膜的分子设计方法。肽被设计为C端包含一个由四个苯丙氨酸残基组成的嵌段，以通过疏水缔合和芳香族堆积来驱动它们的自组装，以及一个带正电的赖氨酸残基结构域，用于与HA进行静电相互作用。这两个嵌段通过具有可变数目的氨基酸和采用不同构象能力的连接器连接。Zeta电位测量和圆二色性证实了它们的正电荷和可变构象（无规卷曲、β-折叠或α-螺旋），这取决于pH和序列。通过荧光光谱、小角X射线散射和透射电子显微镜检查，它们的自组装显示出微摩尔级纤维状纳米结构的形成。当肽与HA结合时，形成水凝胶或平坦的膜。由于苯丙氨酸残基的高抗磁性各向异性，分子结构调节了膜的机械性能，使纳米纤维沿磁场方向排列。在磁性排列的膜上培养的间充质干细胞沿着纳米纤维的方向伸长，从而支持其在软组织工程中的应用。

图1.阳离子芳香肽在pH 11下的自组装行为。（B）测量的0.5 wt%溶液（空心符号）以及模型形状因子拟合（实线）的SAXS模式。为了便于查看，将K2S5F4的数据乘以10，将K2A7F4的数据乘以100，将K2A5F4的数据乘以1000。同样为了清楚起见，仅绘制了第5个数据点；（C）0.05 wt%肽溶液的TEM图像。（D）拟议的K2A5F4肽自组装模型。

图2.阳离子芳族肽与HA之间的自组装形成的水凝胶和膜的照片，以及通过SEM图像显示其纳米纤维结构。

图3.肽/HA膜的结构和力学分析：（A）在干燥膜上进行SAXS测量；（B）图像显示膜夹在两个夹具之间，可进行单轴拉伸（比例尺：4.5 mm）；（C）拉伸测试膜的应力-应变曲线、（D）拉伸模量和（E）极限拉伸应力。

图4.膜组装过程中磁场对纳米纤维排列的影响：（A）SEM图像显示了在不同时间和强度的磁场下形成的K2A5F4 HA膜的表面，（B）在1 T磁场存在24小时的条件下，膜与设计的肽组装在一起；（C）定向纤维膜的FFT分析。

图5.在各种肽/HA膜上的细胞行为：（A）在定向和非定向膜（含血清的细胞培养基）上培养24小时的hMSCs的荧光显微镜图像；（B）显示细胞密度（左）和细胞长宽比（右）的图，比较培养条件（在有血清和无血清的情况下）以及RGDS对K2A5F4/HA膜上细胞附着的影响；（C）SEM显微照片显示在血清存在下细胞与膜纳米纤维表面的相互作用（24小时）。