貽貝粘蛋白功能及應用場景

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-05-14 14:17:00【大中小】

貽貝粘蛋白（Mussel Adhesive Protein，MAP）是一種由海洋貽貝足絲腺分泌的足絲蛋白，分子量約為100kDa，其結構中含有賴氨酸和多巴基團。賴氨酸的等電點較高，在人體生理pH值下帶有正電荷，能夠通過靜電相互作用吸引帶負電荷的細胞，如表皮細胞和成纖維細胞，從而促進傷口愈合。多巴基團則易于與空氣中的氧結合，經過氧化交聯形成高分子網狀聚合物，這種結構使得貽貝粘蛋白能夠在各種表面上牢固地附著。該蛋白質在醫學和化妝品行業中有著廣泛的應用，特別是在皮膚護理和傷口愈合方面。

產品優勢

·多巴含量高

·蛋白含量高于95%

·純度高達90%以上

·無病毒污染風險

質量指標

外觀性狀
性狀	液體/凍干粉末及海綿狀固體
色澤	白色或淡黃色
氣味	無味或有微酸特征性物質
雜質	無明顯異物
理化指標
純度	≥90%
蛋白含量	見下表
多巴含量	≥2%
PH值	3-8.5
水分	≤15%
外源DNA殘留量	部分產品測試
宿主蛋白殘留	部分產品測試
細菌內毒素	≤10EU/mg
重金屬限量
重金屬總量(以Pb計)	10μg/g
鉛（Pb）	10μg/g
砷（As）	2μg/g
汞（Hg）	1μg/g
微生物限度
需氧菌總數	≤100Cfu/g
霉菌和酵母菌總數	≤20Cfu/g
大腸埃希菌	不得檢出
金黃色葡萄球菌	不得檢出
銅綠假單胞菌	不得檢出

產品編號	產品名稱	級別	蛋白含量	多巴含量/固含量	參考添加建議
ECL0714E	重組貽貝粘蛋白	器械級	95%	≥3%	貼敷料、凝膠敷料等\|類器械建議添加1%-2%; 功效性妝品建議添加0.2%-1%;
ECL0714A	重組貽貝粘蛋白（無菌）	化妝品	≥10%	——	精華液、化妝水、面霜等，建議添加量 0.01%-1%；
ECL0714I	重組貽貝粘蛋白	化妝品	≥10%	≥0.1%	精華液、化妝水、面霜等，建議添加量0.01%-1%；

功能

修復皮膚

貽貝粘蛋白因其出色的修復能力和溫和性而受到青睞，形成微觀納米級保護膜，物理性阻隔外界因素對皮膚的影響。

促進傷口愈合

貽貝粘蛋白的正電荷特性使其能夠有效地吸引細胞，促進它們的貼壁、爬行替代和生長，從而加速傷口愈合過程。此外，貽貝粘蛋白形成的微觀非連續網狀生物支架能夠加固隔水黏附，有助于傷口愈合。

抗氧化和抗炎

貽貝粘蛋白含有大量的多巴基團，這些基團具有明顯的抗氧化和抗炎活性。它們可以在皮膚表面形成保護層，起到物理屏障作用，從而改善敏感性皮膚的各種主觀癥狀和客觀體征。

水凝膠支架

貽貝粘附蛋白在水凝膠支架中的應用顯著增強了細胞的粘附、鋪展和定植。

生物醫學與臨床應用

受自然愈合啟發的針對膠原蛋白的手術蛋白膠

膠原蛋白靶向膠由膠原蛋白結合貽貝粘蛋白和特定的糖胺聚糖組成，可加速無疤痕皮膚再生。膠原蛋白靶向膠特異性地與 I型膠原蛋白結合，調節纖維形成的速率和程度。在大鼠皮膚切除模型中，該膠成功加速了傷口再生，改善了真皮膠原結構，表現為膠原纖維大小均勻、排列整齊。

貽貝粘附蛋白在水凝膠支架中的應用

聚合物水凝膠由于與細胞外基質（ECM）相似，被廣泛認為是組織工程的支架材料。為了促進細胞粘附，水凝膠支架通常被功能化或負載有生物活性分子。貽貝蛋白Pvfp5β增強水凝膠支架的細胞粘附,小鼠胚胎成纖維細胞NIH-3T3在水凝膠上培養，證明了Pvfp5β在促進細胞粘附、鋪展和定植中的作用。

基于生物功能化貽貝蛋白的雙層粘性微針繃帶

選擇了4種具有血管生成潛力的生物功能肽，并將其基因融合到生物工程貽貝粘附蛋白（MAP）中。與VEGF衍生肽和纖連蛋白衍生RGD肽融合的MAP在體外顯著促進了內皮細胞的增殖和遷移。制造了雙層粘性微針繃帶（DL-AMNB），由基于生物功能的MAP根部和基于再生絲素蛋白（SF）的尖端組成，允許通過可膨脹微針均勻分布再生因子。DL-AMNB系統在大鼠心肌梗死（MI）模型中證明了心肌的更好保存和對心臟重塑的再生作用，這可能歸因于治療肽的長期保留以及通過MAP貼片和宿主心肌之間的牢固粘附。

在大鼠乳房切除術模型中使用貽貝蛋白預防血清腫

研究了由海洋貽貝分泌蛋白質配制而成組織粘合劑（Cell-Tak）是否能夠預防大鼠乳房切除術后的血清腫形成。實驗組大鼠在傷口縫合前接受外用粘合劑，對照組未接受任何治療。使用Cell-Tak處理的大鼠血清腫體積顯著減少，組織學分析顯示粘合劑未引起異物反應。研究結果表明，Cell-Tak組織粘合劑可能對接受乳房切除術的患者有益，能顯著減少血清腫形成。

基于粘附蛋白的血管生成模擬血管生成因子的時空順序釋放

開發了一種基于生物工程貽貝粘附蛋白 (MAP) 的治療性血管生成平臺，該平臺能在含粘液環境中時空釋放血管生成生長因子。使用聚陽離子 MAP 和聚陰離子透明質酸形成復合凝聚液微滴，隨后凝膠化成微粒，有效封裝了血小板衍生的生長因子 (PDGF)。該平臺與血管內皮生長因子（VEGF）混合，形成水凝膠，表現出良好的粘附性和水下耐久性，其彈性接近目標組織。在全層切除傷口和心肌梗死模型中，該平臺作為血管生成誘導平臺顯示出有效的血管生成以及功能性再生功效。

新型傷口密封劑

傷口密封劑作為封閉手術和非手術傷口以及止住院前創傷外部出血的替代品，已有許多生物材料被研究用于此目的。新型密封劑材料包括貽貝粘附蛋白、角蛋白、樹枝狀聚合物和原位形成水凝膠。纖維蛋白密封劑是臨床研究最多的材料，而骨科手術用密封劑的臨床經驗有限。

載干細胞黏附不溶解液體用于心肌梗死再生

提出了使用基于粘附蛋白的不混溶濃縮液體系統（APICLS）的間充質干細胞（MSC）治療平臺，用于心肌梗死再生。APICLS具有高包封效率和MSCs的高存活率，促進了與受損組織的整合，實現了高細胞持久性和最大化的旁分泌效應。APICLS與MSC一起釋放的生物活性分子可誘導血管生成和心臟保護，恢復心臟組織的收縮力。

受貽貝啟發的聚合物和材料的生物醫學和臨床重要性

貽貝粘合蛋白 (MAP) 含有 3,4-二羥基苯丙氨酸 (DOPA)和鄰苯二甲酸，是一種迅速硬化成固體防水粘合材料的液體蛋白質。MAP的粘附過程啟發了多種生物醫學應用合成材料的開發，包括抗增殖、抗炎、抗菌活性和粘合行為。討論了提供多巴胺/金屬離子螯合的策略，以彌補 DOPA 易氧化帶來的限制，并考慮了貽貝啟發材料 (MIM) 在合成適應方面的吸引力。

生物材料與仿生應用

利用重組貽貝粘附蛋白進行生物材料的仿生表面工程

表面工程是定制生物材料新功能以提高臨床性能的關鍵方法。基因工程和分子生物技術的發展使得設計源自海洋貽貝的人工粘性蛋白成為可能。重組貽貝粘附蛋白(MAP)涂層因其簡單性、多功能性、在生理條件下的高穩定性以及與細胞的良好相互作用而受到關注。MAP可以通過與功能肽的基因融合或固定生物分子來設計，以在目標表面上提供所需的特定功能。

基于重組貽貝粘附蛋白的復合凝聚層

復合凝聚層由聚離子混合物形成，廣泛應用于多個領域，如制藥、化妝品和食品工業。基于MAP的復合凝聚層因其不溶于水和粘性特性，被嘗試開發為有效的水下粘合劑。這些凝聚層有助于了解其物理性質，并為傳統侵入性外科修復提供了一種替代方案。

基于與功能肽融合的貽貝粘附蛋白的新型細胞外基質模擬物

設計和構建的貽貝粘附蛋白（MAP）fp-151在生物相容性方面具有作為細胞或組織生物粘附劑的潛力。為了提高fp151的細胞粘附和增殖特性，設計了一種基于貽貝粘附蛋白的細胞外基質（ECM）模擬物，并與生物功能肽融合。在多種細胞系中測試了粘附能力和增殖特性，與商業化生產的細胞粘附材料相比，ECM模擬物在MC3T3-E1、ATDC5和3T3-L1細胞中表現出更好或相似的特性。這些模擬物可以成功地用于細胞培養和組織工程，并可擴展到其他組織特異性細胞識別基序，以允許靶細胞附著到人造ECM表面。

將貽貝粘合蛋白與明膠混合裝入納米管鈦牙種植體中可增強骨整合

研究了貽貝粘附蛋白 (MAP) 與明膠混合后加載到納米管鈦 (Ti) 牙種植體中是否能增強骨整合并支持骨形成。使用了多種細胞和分子生物學技術，來測試MAP與明膠混合 (MAP/Gel) 的生物相容性。MAP/Gel 能夠激活FAK-PI3K-MAPKs-Wnt/β-catenin信號通路并增強成骨分化。在大鼠下頜骨模型中，MAP/Gel通過上調Runx-2、BMP-2/7、Osterix和OPG來促進骨再生。MAP/Gel支持牙種植體植入后的骨整合，可能適用于骨形成及牙種植體與牙槽骨整合的潛在治療方法。

貽貝粘附蛋白和二氧化鈰納米顆粒的納米結構復合層

貽貝黏附蛋白因其對不同表面的高親和力被認為是生產高堅固性薄無機-有機復合膜的理想材料。通過逐層沉積帶正電的貽貝黏附蛋白 Mefp-1 和帶負電的二氧化鈰納米粒子來制造黏性膜。使用石英晶體微天平 (QCM-D) 監測二氧化硅表面的成膜過程，發現沉積層數接近線性增長。Mefp-1 濃度影響膜的性質，蛋白質濃度越高，膜越硬。使用定量納米力學映射 (QNM) 研究了多層膜的表面納米力學性能，發現涂層外部區域的楊氏模量隨Mefp-1濃度增加而增加。

材料工程與防護應用

含貽貝粘附蛋白的納米復合膜在碳鋼腐蝕防護中的應用

研究了高達200攝氏度的熱處理對沉積在碳鋼上的由貽貝粘附蛋白(MAP)、CeO2納米粒子和Na2HPO4組成的納米復合薄膜的防腐性能的影響。通過多種表征技術，如掃描電子顯微鏡/能量色散光譜、原子力顯微鏡(AFM)和紅外反射吸收光譜，研究了納米復合薄膜的形貌、微觀結構和化學結構的變化。電化學阻抗譜評估了未加熱和加熱納米復合薄膜的防腐性能，結果表明，隨著時間的推移，納米復合薄膜對碳鋼的防腐性能提高。熱處理導致納米復合膜中的水分子減少，膜的交聯和內聚力增強，使得膜變得更致密，從而提高了對碳鋼的防腐性能。

含貽貝粘附蛋白的納米復合膜增強碳鋼的腐蝕防護

研究了高達200攝氏度的熱處理對含MAP、CeO2納米粒子和Na2HPO4的納米復合薄膜在碳鋼上的防腐性能的影響。使用掃描電子顯微鏡/能量色散光譜、原子力顯微鏡(AFM)和紅外反射吸收光譜等技術對納米復合薄膜進行了表征。電化學阻抗譜評估了薄膜的防腐性能，原位AFM測量闡明了腐蝕過程的細節。結果顯示，熱處理后納米復合薄膜的防腐性能提高，分析表明熱處理減少了膜中的水分子，增強了膜的交聯和內聚力，使膜更致密。

貽貝粘附蛋白和CeO2納米粒子納米復合膜對碳鋼的腐蝕防護和自修復

探索了由MAP和CeO2納米粒子組成的納米復合膜作為碳鋼防腐的“綠色”替代品。通過一步浸漬法在碳鋼表面沉積了亞微米厚度的納米復合膜，并使用多種技術進行了表征。納米復合膜顯示出一定的自修復能力，在中性0.1 M NaCl溶液中對碳鋼具有出色的防腐性能。自修復能力歸因于MAP的功能基團（兒茶酚），Fe離子促進了Fe-兒茶酚復合物的形成，延緩了局部腐蝕。

貽貝粘附蛋白作為閃銹抑制劑的研究

研究了普通藍貽貝（Mytilus edulis）的粘合劑系統中的蛋白質，這些蛋白質具有抑制鋼材閃銹的化學特性。分離了貽貝足蛋白 (MAP) 1、3 和 5，并將其應用于多種緩沖系統中的高強度低合金鋼。在40攝氏度和100%相對濕度的條件下對鋼樣品進行了為期7天的監測，并使用電化學阻抗譜(EIS)評估MAP處理。研究了使用蘑菇酪氨酸酶對所應用的蛋白質進行酶交聯的效果，發現MAP-5與商業閃銹抑制劑性能類似，表明MAP-5可能能夠抑制腐蝕。

貽貝足蛋白1在二氧化硅上的粘附

原子力顯微鏡（AFM）被用來測量貽貝足蛋白1 (Mefp-1) 在不同離子條件下與二氧化硅基質之間的粘附力。一價離子（NaCl、KCl）的鹽對粘附力的增加作用較小，而二價離子（MgCl2、CaCl2、Na2SO4）的鹽會導致粘附力的多次跳躍，這可能是由于Mefp-1上的3,4-二羥基苯基-L-丙氨酸和鄰醌兒茶酚基團與金屬離子形成的絡合物。添加含有三價離子 (FeCl3) 的鹽可以獲得最高的粘附力，表明離子類型和濃度對粘附力有顯著影響。

貽貝粘附蛋白涂層對堿處理納米網絡結構鈦的影響

研究了貽貝黏附蛋白（MAP）包覆處理的堿處理鈦（TNS）表面，命名為TNS-MAP，以優化其生物學性能。TNS-MAP表現出良好的親水性和表面粗糙度，顯著促進了細胞的初始黏附，并且在細胞黏附、增殖、成骨相關基因表達方面優于對照組。體內實驗顯示TNS-MAP促進了新骨生長，表明TNS-MAP作為一種有效的復合種植體，具有良好的生物相容性。

貽貝膠粘蛋白作為木質家具膠粘劑

目前粘合劑技術正向開發高質量和環保的粘合劑轉變，化學粘合劑逐漸被無害粘合劑取代。評估了細菌產生的重組貽貝粘合蛋白（MAP）作為木質家具粘合劑的潛在用途。MAP木材粘合劑以包涵體類型配制，經濟且無害，未檢測到揮發性有機化合物和重金屬。MAP木材粘合劑在干燥條件下對木材顯示出足夠的粘合強度，并在各種環境條件下表現出強大的粘合力。

參考文獻：

1. Suhyeok Kim et al. Oriented in situ immobilization of a functional tyrosinase on microcrystalline cellulose effectively incorporates DOPA residues in bioengineered mussel adhesive protein .Biotechnology Journal（2021）

2. Kai Wang et al. Functional Peptides from Laminin-1 Improve the Cell Adhesion Capacity of Recombinant Mussel Adhesive Protein. Protein and peptide letters（2017）

3. Chang Sup Kim et al. Mussel adhesive protein-based whole cell array biosensor for detection of organophosphorus compounds. Biosensors and Bioelectronics（2013）

4. Jin Hee Kim et al. Mussel adhesive protein-coated titanium oxide nanoparticles for effective NO removal from versatile substrates .Chemical Engineering Journal（2019）

5. Chengdong Chen et al. Heating-Induced Enhancement Of Corrosion Protection Of Carbon Steel By A Nanocomposite Film Containing Mussel Adhesive Protein .Journal of the Electrochemical Society（2017）

6. Young Hoon Song et al. Mussel adhesive protein as an environmentally-friendly harmless wood furniture adhesive .International Journal of Adhesion and Adhesives（2016）

7. Sascha C T Nicklisch et al. Antioxidant efficacy and adhesion rescue by a recombinant mussel foot protein-6. Biotechnology Progress（2013）

8. Bum Jin Kim et al. Investigation of cell behaviors on mussel adhesive protein fused with RGD peptide .Journal of Bioscience and Bioengineering（2009）

9. Bong-Hyuk Choi et al. Novel extracellular matrix mimics based on mussel adhesive protein fused with biofunctional peptides .Journal of Bioscience and Bioengineering（2009）

10. Derong Yin et al. Effect of mussel adhesive protein coating on osteogenesis in vitro and osteointegration in vivo to alkali-treated titanium with nanonetwork structures .International journal of nanomedicine（2019）

11. Martinez Rodriguez Nadine R et al. Mussel adhesive protein provides cohesive matrix for collagen type-1α. Biomaterials（2015）

12. Henry T Peng et al. Novel wound sealants: biomaterials and applications. Expert review of medical devices（2014）

13. J BENTHIEN et al. Investigating the effects of bone cement, cyanoacrylate glue and marine mussel adhesive protein from on human osteoblasts and fibroblasts .Annals of Anatomy（2004）

14. Eun Young Jeon et al. Natural healing-inspired collagen-targeting surgical protein glue for accelerated scarless skin regeneration .Biomaterials（2017）

15. Yu Yi et al. Genetic fusion of mussel foot protein to ZZ protein improves target detection in solid-phase immunoassays. Journal of Immunological Methods（2023）

16. Douglas C. Hansen et al. Inhibition of flash rusting of HY80 by a mussel adhesive protein: Characterizing the interaction of MeFP-5 with a high strength low alloy steel .Electrochimica Acta（2019）

17. Junjie Wu et al. TiO2 nanoscale ionic materials using mussel adhesive proteins inspired ligand .Applied Surface Science（2018）

18. Ping-Li Jiang et al. Controllable degradation of medical magnesium by electrodeposited composite films of mussel adhesive protein (Mefp-1) and chitosan. Journal of Colloid and Interface Science（2016）

19. William F. Nelson et al. Investigations Of Mussel Adhesive Proteins As Flash Rust Inhibitors .Journal of the Electrochemical Society（2016）

20. Olga Krivosheeva et al. Nanostructured Composite Layers Of Mussel Adhesive Protein And Ceria Nanoparticles .Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids（2013）

21. Bin Xue et al. Hydrogel tapes for fault-tolerant strong wet adhesion .

22. Ji-Eun Kim et al. Mussel adhesive protein blended with gelatin loaded into nanotube titanium dental implants enhances osseointegration .Drug Delivery and Translational Research（2020）