麻省理工科学家造出仿真黏液 有效中和霍乱毒素还能用于化妆品眼药水

黏液不仅是疾病的征兆，也是我们身体抵御疾病的重要部分。每天，我们的身体都会产生一升以上的这种滑溜溜的物质，覆盖400多平方米的表面积，用来捕获和解除微生物的入侵。

黏液是由黏蛋白组成的，黏蛋白是一种装饰有糖分子的蛋白质。许多科学家正在尝试合成黏液蛋白，希望复制它们的有益特性。在一项新的研究中，来自麻省理工学院(MIT)的研究人员现在制造出了具有聚合物骨架的合成黏蛋白，它更精确地模拟了天然黏蛋白的结构和功能。研究小组还发现，这些合成黏蛋白可以有效地中和导致霍乱的细菌毒素。

麻省理工学院的劳拉·基斯林(Laura Kiessling)说，这些发现可以帮助研究人员更好地了解黏蛋白的哪些特征对不同功能有贡献，尤其是它们的抗菌功能。她说，在合成黏蛋白中复制这些功能，最终可能会导致治疗或预防传染病的新方法，而且这种材料可能不太可能产生抗生素耐药性。 

灵感来自黏液

基斯林在2018年就与其他研究者合作，试图创造出受黏液启发的材料。黏液的主要组成部分是黏液蛋白——一种长而瓶刷状的蛋白质，上面附着许多被称为聚糖的糖分子。研究人员发现，这些黏蛋白破坏了感染性细菌的许多关键功能，包括它们分泌毒素、相互交流和附着在细胞表面的能力。

这些特征促使许多科学家试图制造出可以帮助预防或治疗细菌感染的人工版本。然而，黏蛋白太大了，很难准确地复制它们的结构。每个黏蛋白聚合物都有一个由数千个氨基酸组成的长骨架，许多不同的聚糖可以附着在这些骨架上。

在新的研究中，研究人员决定把重点放在聚合物的骨架上。为了复制它的结构，他们利用一种叫做开环易位聚合的反应。在这种反应中，一个含碳环被打开，形成一个含有碳碳双键的线性分子。这些分子可以结合在一起形成长聚合物。

为了制造聚合物，研究人员使用了Schrock（2005年因开发驱动这种反应的催化剂方面贡献获得了诺贝尔化学奖）的催化剂，这种催化剂是基于钨的，可以形成顺式的黏蛋白模拟聚合物。他们将这些聚合物与另一种钌基催化剂产生的聚合物进行了比较。钌基催化剂产生反式聚合物。他们发现顺式版本更类似于天然黏蛋白，也就是说，它们形成了非常细长的水溶性聚合物。相反，反式聚合物形成的小球聚集在一起，而不是伸展开来。

模仿黏蛋白

研究人员随后测试了合成黏蛋白模仿天然黏蛋白功能的能力。研究人员发现，当接触到霍乱弧菌产生的毒素时，长形顺式聚合物比反式聚合物更能捕获毒素。事实上，合成的顺式黏液模拟物甚至比天然产生的黏液更有效。

研究人员还发现，它们的拉长聚合物比反式聚合物更容易溶于水，这可以使它们用于眼药水或皮肤润肤霜等应用。

现在他们可以制造出有效模仿真实黏液的合成黏液，研究人员计划研究黏液蛋白的功能在不同的多糖附着在骨架上时是如何变化的。通过改变聚糖的组成，他们希望开发出能抑制多种微生物毒力途径的合成黏蛋白。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

https://phys.org/news/2021-03-synthetic-mucus-mimic-real.html

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.0c01569