米乐m6官方网站【会长：中钵良二】（以下简称“AIST”）生物医学研究部【研究主任：大宫胜宏】下一代医疗器械研究小组首席研究员山添康宗是一种仅由三种蛋白质组成的高功能蛋白质，可以去除活性氧微米鳞片结构（蛋白质）微型机器) 已开发。
体内过量发生活性氧引起炎症并与多种疾病有关。新开发的蛋白质微机械的主体是超氧化物歧化酶 (SOD)（去除活性氧的蛋白质）血清白蛋白（结合各种药物的蛋白质），表面是抗体（一种捕获靶细胞的蛋白质）被纳入。抗体捕获分泌活性氧的细胞，体内的SOD去除多余的活性氧。另外，通过释放与主体结合的抗炎药，可以抑制细胞内活性氧的产生。预计它将有助于开发炎症性疾病和其他疾病的新疗法。
该结果详情于2017年11月16日（当地时间）发表在学术期刊上生物材料
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| 蛋白质微机去除活性氧 |
适用于血管和器官的纳米微米尺度纳米机器的治疗方法诊断疾病、对受影响部位给药、清除有害物质的微型机器作为医疗保健的未来引起了人们的极大期待。理想情况下，这些在体内工作的纳米/微型机器应该由高度安全的材料制成，不会对身体造成任何伤害，并且一旦完成其作用，它们就会在体内自然分解。
蛋白质是生物体的主要成分，具有生物相容性可生物降解且具有结合、催化、传输、运输等多种功能，因此有望成为安全、高性能的纳米/微机械材料。然而，许多蛋白质极其脆弱，即使是最轻微的刺激也很容易破坏其三维结构并导致其丧失功能。由于处理上的困难，很难使用多种蛋白质作为“组件”来组装足够坚固以承受干燥条件并具有先进功能的纳米/微米机器。
AIST正在推动以安全且高功能的蛋白质为原料来创造新功能材料的研究。这次，我们致力于开发一种蛋白质微机械，通过结合三种不同功能的蛋白质（血清白蛋白、SOD和抗体），可以去除多余的活性氧。
这一发展得到了日本学术振兴会科学研究补助金“青年科学家（B）（2015-2016 财年）”和“基础研究（C）（2017-2019 财年）”的支持。
图 1 显示了我们开发的蛋白质微机器的创建方法。首先抗原·利用抗体反应将抗体规则排列在基板上，然后将其整合到由白蛋白等制成的微机械主体中。这种生产方法的目的是：（1）确保蛋白质的结构在生产过程中不被破坏，（2）提高蛋白质在微机械内的稳定性，使蛋白质功能即使在恶劣的环境（酸性条件或干燥条件）下也不会受损，（3）确保抗体能够有效地与抗原结合。抗体方向需要进行化学处理来制造不溶于水的微型机器，但又不能破坏蛋白质结构。交联剂化学处理的反应条件进行了优化。此外，反应溶液中添加了稳定剂，以防止干燥过程中蛋白质结构被破坏。请注意，所有稳定剂都可以在微机械制造后通过洗脱去除。此外，通过使用固定有抗原的基材，控制抗体的方向，使得抗原结合位点面向外，从而可以有效地与抗原结合。
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| 图1 蛋白质微机械生产流程 |
由于交联结构和周围的白蛋白，微机械内部的 SOD 比溶解在溶液中的正常状态更能稳定地抵抗外部刺激（热和 pH 值变化）。此外，抗体并不是简单地放置在微机器的表面，而是嵌入其中，因此除抗原结合部分之外的大部分抗体分子都被蛋白质包围，并且对外部刺激（热、pH变化、干燥）表现出高稳定性。
制造的蛋白质微机器是直径约为 100 µm 的圆形薄片。此外，使用共焦激光显微镜对膜厚进行详细分析后发现，中心较薄（约170 nm），外围较厚（约740 nm）（图2）。
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图2 蛋白质微机器的形状
(a) 微机械的横截面图像，(b) 微机械的 3D 重建图像 |
当我们开发的蛋白质微机器与分泌活性氧的细胞混合时，我们发现由于其表面内置的抗体的作用，微机器能够有效地捕获细胞（图3a）。此外，当我们测量微机械捕获的细胞分泌到周围区域的活性氧量时，我们发现检测到的活性氧量比没有被微机械捕获的游离细胞低70%。这表明微机械内部的SOD有效地发挥作用，并迅速清除了捕获的细胞分泌的大部分活性氧。
白蛋白是蛋白质微机的主要成分，可以与多种药物结合，所以二夹竹桃素的微型机器（一种抗炎剂，具有抑制分泌活性氧的细胞产生活性氧的作用）。如图3b所示，将这种药物结合的微机械放置在底部附有许多小孔的膜的容器中，让分泌活性氧的细胞与该膜分离共存。微机械和细胞比膜孔大，不能相互接触，但微机械释放的二夹竹桃素比膜孔小，可以到达细胞。当收集这些细胞并测量活性氧分泌量时，与未与微机械共存的细胞相比，活性氧量显着减少（图3c）。
另一方面，当使用未结合二夹竹桃麻素的微机械时，检测到的活性氧量没有观察到大的变化。通过这种方式，发现药物结合微机器能够通过将药物释放到周围环境来显着抑制附近细胞中活性氧的产生，即使活性氧没有被捕获。
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图3蛋白质微机器的功能评估 (a)蛋白质微机械捕获的细胞照片，(b)药物结合微机械与活性氧分泌细胞共存实验，(c)利用药物结合微机械抑制细胞活性氧产生 |
现在已经证明可以使用高度安全的天然材料构建具有先进功能的微型机器，蛋白质有望推动使用蛋白质的安全、可靠和高性能医疗设备的开发。
通过整合与炎性细胞因子结合的抗体，我们将开发可用于治疗溃疡性结肠炎和克罗恩病等炎性疾病的蛋白质微型机器。另外，新开发的生产方法生物传感器是啊可穿戴设备