友本网血浆聚合生物界面指导纤连蛋白吸附和功能化，通过 FN-ITG β1-FAK-mTOR 信号级联增强“上皮屏障结构”的形成
背景
跨上皮医疗设备越来越多地用于临床实践。然而，连续的天然上皮屏障的破坏已成为上皮穿透植入物失败的主要危险因素。如何增加“上皮屏障结构”（粘着斑、半桥粒等）成为攻克这一难题的重点研究目标。直接靶向原位“上皮屏障结构”相关蛋白（如纤连蛋白）的吸收和功能化可能是增强界面-上皮整合的有前途的方法。
方法
在此，我们制造了三个具有可控表面化学的等离子体聚合生物界面。通过液相色谱-串联质谱法比较了它们从血清蛋白中吸附和功能化纤连蛋白 (FN) 的能力。分子动力学模拟揭示了潜在的机制。测试了牙龈上皮细胞对上皮屏障结构形成的反应。
结果
等离子体聚合表面成功地从血清蛋白库中定向区分蛋白质吸附曲线，其中等离子体聚合烯丙胺 (ppAA) 表面有利于吸附粘附相关蛋白，并可通过静电相互作用和氢键促进 FN 吸收和功能化，从而随后激活 ITG β1-FAK -mTOR 信号和促进牙龈上皮细胞粘附。
结论
本研究为通过原位蛋白质吸收和功能化克服目前劣质界面-上皮整合的困境提供了一个有效的视角，这可能会促进功能性跨上皮生物界面的发展。
介绍
为提高治疗的便利性、效率和舒适度，经上皮医疗器械引起了越来越多的关注。经上皮骨整合假肢（四肢、耳朵、牙种植体等）显著提高了组织修复的舒适度和质量。留置导管和微针等经上皮药物输送装置提供了易于使用、微创和高效的治疗方法。
虽然跨上皮装置具有明显的优势，但连续的天然上皮屏障的损伤限制了它们的应用，尤其是当硬金属植入物需要与软上皮组织结合时。在跨上皮界面上重建整合的上皮屏障仍然很困难。
上皮倾向于沿种植体界面向下迁移而不是建立牢固的上皮密封，导致对机械撕脱和外部环境刺激的抵抗力差，从而成为感染甚至穿上皮种植体失败的主要危险因素。据报道，38% 至 56% 的穿上皮装置在植入后五年内发生感染。迫切需要努力改善上皮细胞和生物界面之间的整合。
与天然上皮屏障不同，跨上皮界面-上皮屏障通过形成粘着斑、半桥粒等结构来维持。这些“上皮屏障结构”是高效的生化复合物，由功能化的细胞外粘附相关蛋白与细胞膜整合素受体接触而建立，进而激活细胞内复合物的组装。如何增加这些“上皮屏障结构”成为模拟天然整合上皮屏障的关键调控目标。
为了实现这一目标，一些研究试图直接用细胞外粘附相关蛋白包被生物界面，包括纤连蛋白（FN）、层粘连蛋白（LN）和I型和IV型胶原（CI和CIV）等。
其中，功能化的 FN 被认为是增强“上皮屏障结构”形成的最有效蛋白质之一。然而，当修饰后的表面遇到血液或组织液时，原位蛋白质吸附会立即通过物理化学相互作用不可避免地在材料表面开始，从而导致原始包被蛋白质可能发生构象功能障碍和相互作用阻断，应用外源性蛋白质包衣的成本也很高，限制了其应用。
同时，考虑到生物界面与丰富的自体蛋白质之间的主要原位相互作用，生物界面上 FN 的供应是充足的。与其关注外源性 FN 的利用，不如从原位蛋白质库中吸收和功能化自体 FN 可能更可行。
通过自组装单分子层用化学基团（-NH 2、-COOH、-OH 等）修饰表面化学已被证明具有诱导 FN 在表面上的显着吸附行为的能力。这表明化学基团修饰可能是从原位蛋白质库中吸收和功能化 FN 的一种可能方式，从而诱导“上皮屏障结构”。然而，这些方法的预修饰要求和有限的底物选择限制了它们在各种跨上皮医疗设备上的实际应用。
以前的研究已经引入等离子体聚合作为一种可行的技术来准确和可控地调节化学成分、疏水性、表面电荷等。生物材料表面。同时，我们之前的研究表明，聚合涂层具有与天然多肽相似的交联结构的独特优势，使其与吸附的蛋白质具有强大而稳定的相互作用能力。
此外，等离子体聚合既不需要特殊的基材，也不需要预改性，因此可以在各种成熟的医疗器械上生成特定的涂层，此外，研究表明，经过适当优化后，等离子聚合涂层表现出出色的保持性和耐久性，可以承受超声波浴、摇动浴甚至高压灭菌过程。这些特征表明等离子体聚合可能是制造设计的化学表面的一种有吸引力的方法，可以调节原位蛋白质池中 FN 的吸收和功能化。
