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人发角蛋白因具有良好的生物活性和生物相容性,已成为生物材料领域的研究热点。与人发角蛋白提取物相比,重组人发角蛋白具有组分单一、纯度高的特点,但与天然角蛋白相同存在溶解性较差的问题。因此,借助蛋白质设计方法合成水溶性重组人发角蛋白是角蛋白生物材料研发过程中的关键问题。突破常规物理、化学或酶法等破坏角蛋白二硫键而获得结构不可控的水溶性角蛋白的方法,本论文通过结构和电子密度相似的亲疏水性氨基酸的定向替换,验证了QTY code设计水溶性重组角蛋白的可行性,利用TEM观察纤维丝生成情况以评价水溶性重组人发角蛋白与原重组人发角蛋白自组装性能的差异,通过建立相关动物模型探究了水溶化前后重组人发角蛋白的创面修复与止血性能的变化,最后在细胞与动物水平评价了水溶性重组人发角蛋白的生物相容性。主要研究内容及结论如下:1.设计并成功构建了水溶性重组人发角蛋白。利用QTY code设计两种Ⅰ型角蛋白（RK31、RK33A）和Ⅱ型角蛋白（RK81、RK83）,通过原核表达获得了水溶性的RK31QTY、RK33AQTY、RK81QTY和RK83QTY;Native-PAGE结果表明合成的水溶性重组人发角蛋白以二聚体及多聚体的形式出现,串联质谱（MS/MS）检测蛋白质覆盖率进一步验证了重组蛋白为目的蛋白,且覆盖率约为90%,水溶性重组人发角蛋白与原重组人发角蛋白相比其水溶性至少提高了200倍（由低于50μg/m L提升至约10 mg/m L）,接触角实验测试显示改造后重组人发角蛋白的亲水性也显著提高;CD图谱和生物信息学在线预测分析结果表明,QTY code改造后的水溶性重组人发角蛋白二级结构为α-螺旋结构;FT-IR图谱显示,水溶性重组人发角蛋白具备蛋白质红外特征吸收峰,与原重组人发角蛋白和提取角蛋白波谱形状及频率一致。2.评价了水溶性重组人发角蛋白的自组装性能。在终浓度固定的情况下,探究QTY code改造后的水溶性重组人发角蛋白同型和异型自组装,并考察了p H对自组装性能的影响。结果显示,水溶性重组人发角蛋白在不进行尿素梯度透析的情况下就可以直接进行自组装。（1）异型自组装时,水溶性重组角蛋白组装效果与原重组人发角蛋白效果相当,且在p H 3.4时组装效果最佳;（2）与原重组人发角蛋白不同,同型水溶性重组人发角蛋白能形成典型的中间丝纤维网状,且在p H 3.4时组装效果最佳,Ⅰ型组装效果略优于Ⅱ型;此外,实验发现单一的水溶性重组人发角蛋白就可进行自组装形成中间丝纤维结构,这也可以解释Native-PAGE结果为二聚体及多聚体的原因。3.评价了水溶性重组人发角蛋白创面修复和止血性能。鉴于改造后水溶性重组人发角蛋白的良好的溶解性和自组装性能,将RK31QTY和RK83QTY分别以及共同施加到SD大鼠背部皮肤全层切除伤口部位,SEM观察和流变仪分析表明其均具有明显的有序的网状交联结构且有显著的凝胶化行为;进而通过创面表观愈合率统计发现,治疗后第7天时,RK31QTY、RK83QTY以及RK31QTY+RK83QTY愈合率分别为58.68%、56.90%、62.26%,明显高于未经改造的RK31+RK83组的42.83%和Keratin extract组的47.99%;第14天时,水溶性重组人发角蛋白伤口愈合率均达95%左右,优于原重组人发角蛋白组和人发提取角蛋白组。通过组织切片H＆E染色和MTC染色分析发现水溶性人发角蛋白更利于伤口的上皮化、血管生成和胶原蛋白的沉积。进一步通过原位成凝胶方法考察水溶性重组人发角蛋白的止血性能,通过SD大鼠肝脏损伤出血模型发现,RK31QTY、RK83QTY、RK31QTY+RK83QTY处理后的单位体重出血量分别为1.61 mg/g、1.83 mg/g、1.59 mg/g,显著低于RK31+RK83组的2.08 mg/g、Keratin extract组的1.86 mg/g和空白处理组的3.73mg/g,表明QTY code改造的水溶性重组人发角蛋白止血效果更佳。4.完成了水溶性重组人发角蛋白的生物相容性评价。通过植入动物体内降解实验、心肝脾肺肾组织切片H＆E染色、炎症因子检测以及体外细胞生物相容性实验等综合评价分析,得出以下结论:（1）与空白对照组相比,植入QTY code改造后的水溶性重组人发角蛋白(RK31QTY、RK83QTY、RK31QTY+RK83QTY)、RK31+RK83、Keratin extract的SD大鼠均未发生急性毒性反应。且水溶性重组人发角蛋白比原重组人发角蛋白相比表现出更快的降解速度;（2）H＆E染色结果表明,实验组大鼠与空白对照组相比,其心肝脾肺肾无明显的组织病理学差异。（3）检测炎症因子结果发现,与空白组相比,水溶性重组人发角蛋白不会引起动物体内IL-6、IL-1β和TNF-α的异常表达。（4）细胞增殖结果表明,水溶性重组人发角蛋白均对细胞无毒性,且随着其浓度的增强,细胞增殖能力显著提升。综上所述,本论文通过QTY code技术实现了重组人发角蛋白的水溶化设计,与原重组人发角蛋白相比,获得的水溶性重组人发角蛋白不仅可独自自组装,还表现出更优的创面修复和止血性能。本论文的完成有望为设计和开发新型角蛋白生物材料提供理论基础和科学依据。