玉米醇溶蛋白是一种用途广泛的生物聚合物:不同的形状适用于不同的生物医学应用
近年来，人们对利用蛋白质作为可再生资源的兴趣日益浓厚。这些生物材料在智能医学和生物医学工程领域的影响最为明显。玉米醇溶蛋白(Zein)是一种从玉米中提取的植物性蛋白质，由于其生物降解性和生物相容性，是一种适用于上述所有目的的生物材料。
小分子药物的受控传递、生物活性膜的制备和组织再生支架的3D组装只是目前文献中广泛研究和报道的一些主题。在此，我们回顾了近年来关于玉米醇溶蛋白作为一种生物聚合物及其在生物医学领域的应用的文献，重点关注了它可以被操纵的不同形状和大小。
作品简介:
在天然材料和合成材料中，前者更受欢迎，因为其原材料的可获得性、制造成本和对环境的影响较小。从自然和可持续资源中寻找生物聚合物是化学和生物学领域的科学界最重要的目标之一。其目的是制造新型系统，可用于生物医学领域的各种应用，如靶向药物传递、生物成像或组织工程。在过去的几十年里，为了开发上述目的的生物相容性智能材料，人们研究了几种天然和合成聚合物。1，2 Proteins extracted from plants, in particular, have the benefit of being extensively available on earth and can be easily worked into different shapes, as fibers, films, micro-, and nanoparticles, or even hydrogels for medical applications.3,4 They are surely favored compared to carbohydrates because proteins carry many functional groups (such as amino and carboxyl groups) that can be exploited, for example, for labeling targeting molecules or in order to allow fast and stable crosslinking in 3D scaffolds’ fabrication. Moreover, the amphipathic nature of proteins gives them a versatile structure for easily and dynamically interacting with carbohydrates and lipids, just as at the interface between air and water.5
许多植物蛋白,如小麦谷蛋白和大豆蛋白,用于制造生物材料,并进一步证明体外生物相容性,但出现问题由于其溶解度很差(在水或有机溶剂)和力学性能低劣相比更著名的动物蛋白质,胶原蛋白和silk.6
玉米醇溶蛋白是富含脯氨酸的一类醇溶蛋白，1985年被美国食品和药物管理局(US-FDA)批准为电影的公认安全(GRAS)辅料涂层药品。7 8 2019年,全球玉米纤维市场规模价值7.189亿美元,预计将增长6.3%的复合年增长率(CAGR)从2020年到2027.9玉米使用量的上升在制药领域有望推动市场增长预测期,支持食品和饮料产品的消费同时增加。
根据溶解度和序列同源性，可将玉米醇溶蛋白分为4类:α-玉米醇溶蛋白(19和22 kDa)、β-玉米醇溶蛋白(14 kDa)、含量第二的γ-玉米醇溶蛋白(16和27 kDa)和δ-玉米醇溶蛋白(10 kDa)所有玉米醇溶蛋白类都有几种疏水性和中性氨基酸(如亮氨酸、脯氨酸和丙氨酸)，还含有极性氨基酸残基，如谷氨酰胺。玉米醇溶蛋白与其他蛋白质不同，因为它几乎完全缺乏赖氨酸和色氨酸，包括少量的精氨酸和组氨酸残基。这种氨基酸组成是其独特溶解度的原因，主要局限于丙酮、乙酸、水溶液和碱性水溶液
玉米醇溶蛋白在生物医学领域的新应用，如生物活性分子的可控靶向传递和组织工程是目前科学界的研究热点。
基于ZEIN的配方集中在这款有趣的天然材料所具有的性质上：对热量，水，磨损和湿度高度抗性;来自玉米的玉米椴蛋白能够提高生物分子较长保质期的可能性。各种生物医学领域利用玉米蛋白和研究现象极其多产;因此，有人意识到已经发表在Zein上的所有可敬的作品，我们合理地采取行动，以便我们的审查相关和创新。我们决定至少对最近的文献中的注意力，并严格到ZEIN被用作创新材料或应用的主要成分的那些例子，限制了ZEIN蛋白仅作为次要添加剂所用的研究。通过这种方式，我们报告了关于这种材料的整个文献的选定和高影响的概述，其专注于玉米醇蛋白的最近应用，这是一个有吸引力的有吸引力的生物聚合物，专注于生物医学领域和生物医学应用。此外，我们基于玉米蛋白形式的形状和尺寸来合理化文献。我们强调了章节安排，以帮助读者在广泛的平移射击中找到所需的应用，从1D到最终的3D观点。此外，我们认为本综述可以提供纳米医生新兴区域的多学科方案，这越来越成为不同科学领域之间的胶水。
正如所触及的，由于大量的案例，必须报告，我们将当前的调查分为3章，遵循一个逻辑思路，以玉米蛋白为基础的系统:在第一章玉米蛋白纳米颗粒和纳米复合物的讨论;第二章致力于纤维、薄膜和膜;最后，在第三章中对微珠、凝胶和支架等三维物体进行了研究。
文章信息:西尔维亚Tortorella，米尔科Maturi，Veronica Vetri布拉，会Vozzolo，艾丽卡Locatelli，莱蒂齐亚Sambri和毛罗·Franchini。DOI: 10.1039/D1RA07424ERSC睡觉。,2021,11, 39004 - 39026