北卡罗来纳州达勒姆市-杜克大学的生物医学工程师已经设计出一种方法，可以制造对生命组织安全的小颗粒，从而使它们能够创造出对药物输送，诊断和组织工程有吸引力的新形状。

结果于3月12日在线发表在《自然通讯》杂志上。

杜克大学生物医学工程研究科学家斯特凡·罗伯茨说：“仅凭一些热量和光，我们就可以制造出一些非常奇怪的微粒。”“这项技术非常简单，可以在短短几分钟内放大到数十亿个微粒。”

在生物相容性微粒的世界中，形状，大小，内部微观结构和材料类型决定了它们的固有特性。尽管公司和研究实验室已经可以制造许多复杂的微粒，但是该过程通常涉及复杂的制造技术，例如多乳液微流控或流式光刻。两者都有缺点。

多乳液微流控技术乏味地控制着一系列单个的油滴，但是努力保持材料彼此完全分离，无法用于大规模生产。流式光刻通过图案化的掩模照射光以蚀刻柔软材料中的形状，并且可以在短时间内制造许多粒子，但是该工艺很难适应复杂的形状和内部结构。

罗伯茨(Roberts)与杜克大学(Duke)生物医学工程学杰出教授Alan L. Kaganov教授Ashutosh Chilkoti合作，着手尝试一种全新的方法-生物材料。这对研究人员有使用弹性蛋白样多肽(ELPs)的历史，该蛋白是无序蛋白，很像意大利面条球，是从混乱中获得稳定性，并且没有真实的形状。最近，研究小组开始研究部分有序蛋白(POPs)，该蛋白保留了许多ELP的生物学有用特性，但具有足够的有序链段，以提供比湿面条更好的稳定性。

可以对两种类型的蛋白质进行改造，使其在特定温度下在相态之间来回移动。虽然这对于将药物缓慢释放到体内或支持伤口中的组织生长等应用是有用的功能，但研究人员很快发现，通过将ELP和POP放在一起，它们也可以产生各种颗粒形状。

罗伯茨说：“蛋白质紊乱是生物学中的热门话题，许多研究人员试图发现无形状的蛋白质仍具有生物学目的。”“我们工作的一个暗流是相反地将这些蛋白质视为材料科学家所认为的，并查看我们是否可以以现有材料无法实现的方式对它们进行工程改造以实现自身的生物学功能。”

在本文中，Roberts和Chilkoti展示了用这两种类型的蛋白质制成的一些新的微粒。通过调节组装和拆卸时的温度，并以不同的速率来回扫描一系列温度，研究人员表明，他们能够创造出一系列形状，例如具有实心核的壳，具有实心核的壳没有核心，缠结着绳索的贝壳缠在一起，被他们称为“葡萄树上的果实”。然后，通过掺入光敏氨基酸，它们显示出它们可以将这些形状冻结并变成带有闪光的固体微粒。

研究人员说，产生具有精确分开的区域的微粒的能力与诸如药物输送和组织工程等应用有关。

每组参数同时产生数百万个比一般细胞稍大的固体，生物相容性微粒。只需要几分钟，这一切都发生在大约一滴水大小的液体中。

罗伯茨说：“这是一种材料的测试案例，这种材料足够灵活，简单，可以创建常用形状和体系结构，而这些形状和体系结构是当前技术所不具备的。”“我们正在使用新的生物相容性材料，只需加热，冷却并在其上照射光即可创建前所未有的形状。”