四、再生医学和组织工程

分子印迹（MI）在组织工程（TE）中的应用已经成为一个非常重要的研究领域。蛋白质的MI可以支持TE方法，特别是基于支架的自下而上的策略，开发用于植入或细胞培养系统的细胞指导支架。植入支架后，支架由MI能够选择性地识别和吸附生物高分子。在生物损伤部位存在多种混合分子信号，因此，分子印迹结合的大分子（图6-8），将反过来促进细胞募集和吸附蛋白质。

MI技术使生产支架承载能力高的模板分子和/或控制蛋白质定向吸附，并增加蛋白与配体交互活动结合位点的数量，将有利于细胞募集（图6-8B）。由MI构建的支架还可用于细胞培养系统。

图6-7　荧光葡萄糖类似物在聚乙二醇-丙烯酸共聚物中67%交联比的识别与半乳糖的识别比较

半乳糖/荧光葡萄糖类似物竞争性结合。A.单一荧光葡萄糖类似物组；B.半乳糖浓度＝3 000×荧光葡萄糖浓度；C.半乳糖浓度＝100×荧光葡萄糖浓度。

图6-8　生物聚合物和生物杂合体分子印迹示意图（引自Neves，et al.2017）

印迹后修饰可以影响多种细胞行为功能，例如材料表面化学对细胞行为学的影响（图6-8C）。另一种可能性是使用MI探索细胞形态学（图6-8D），在细胞黏附点分子印迹支架的部位进行识别。然而，这些支架对于一些基于细胞的TE方法也有很大的价值，因为它们可能需要细胞或组织在体外增殖。

分子印迹技术在组织工程中的应用还有很多。蛋白质分子印迹可以支持组织工程方法，特别是基于支架的自下而上的植入细胞指导支架的开发策略。图6-9显示了印迹网络如何识别和吸引不同数量的胰蛋白酶、溶菌酶或细胞色素C。

图6-9　含有—OH和—COOH实体的构件在网络微腔的联想和调节过程中被含有相似构件的支架识别

如何为组织工程应用设计具有特异性识别能力的新型支架，一直是该领域内的一个问题。针对这个问题，我们实验室和其他研究人员通过计算机分子对接研究该问题。计算对接可以优化配体结合位姿的预测特性。通过对氢键和配体内能的物理和经验数据的计算，可以确定最佳的评分函数，从而实现对特定系统的最佳识别结构的区分。

例如，我们报道某些分子识别人血清白蛋白（HSA）的能力。其他重要的对接结果表明，HSA最容易被识别（并与表6-1中单体产生的凝胶结合）。因此，含有3-氨基苯硼酸（3-APBA）并与甲基丙烯酸二乙氨基乙酯（DEAEMA）交联的凝胶对HSA的亲和力最高。我们还发现，分子印迹不会改变新水凝胶的细胞相容性。

根据对接结果显示，单体的亲和顺序呈下降趋势，单体可以被植入支架中。因此，含有3-氨基苯硼酸（3-APBA）的凝胶对HSA的亲和力最高。

表6-1　人血清白蛋白（HSA）的亲和识别结果