软骨状蛋白质水凝胶通过纠缠而设计_国际

　　承重组织（例如肌肉和软骨）表现出高弹性，高韧性和快速恢复，但刚度不同（软骨明显更硬于肌肉）1,2,3,4,5,6,7,8。肌肉通过精心控制的强制结构域展开 - 在肌肉蛋白滴定中折叠来实现其韧性，而关节软骨通过包含胶原蛋白和蛋白聚糖的纠缠网络实现了其高刚度和韧性。蛋白质力学和工程学的进步使得能够设计titin模拟弹性蛋白和软蛋白生物材料，以模仿肌肉的被动弹性9,10,11。然而，要设计高度僵硬和坚硬的蛋白质生物材料以模拟软骨等僵硬的组织，或者开发软骨茎和祖细胞分化的硬合成矩阵12。在这里，我们报告使用链条纠缠来显着加强基于蛋白质的水凝胶，而不会损害它们的韧性。通过将链条纠缠13引入由折叠式弹性蛋白组成的水凝胶网络中，我们能够设计高度僵硬和坚硬的蛋白质水凝胶，它们无缝结合了相互不兼容的机械性能，包括高刚度，高度，韧性，快速韧性，快速恢复和紫外线恢复，有效地将蛋白质的生物材料转化为刚性材料，并将其转化为较硬的材料。我们的研究为基于工程蛋白质的，僵硬和坚硬的生物材料提供了一条一般途径，该途径将在生物医学工程中找到应用，例如骨软骨缺陷修复以及材料科学和工程。

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