重复治疗自愈的关键，灵活的医疗设备

根据材料科学和生物技术专家的研究，由由蛋白质重复序列产生的合成蛋白质驱动的医疗设备可能是可能的。

“我们的问题是我们是否能灵活和自愈医疗设备工作在质子生物系统做的方式，”Melik Demirel说，皮尔斯发展教授、工程科学与力学系教授。”大自然知道如何转移质子，例如，在充电生物能源称为三磷酸腺苷（三磷酸腺苷）。

目前，质子转移是燃料电池的一个组成部分，但这些细胞使用离子转移膜，如Nafion，由不具有生物相容性的聚合物制造。未来的设想是有植入的医疗设备，可以使用质子传导，不用电池，但这样做，质子导体必须具有生物相容性。

从蛋白质受鱿鱼圈齿制造的聚合物不仅具有良好的生物相容性，他们也自愈，柔性。由于它们是通过选择DNA序列而进行生物合成的，这些蛋白质的制造可以被编程为具有不同的导电性和灵活性。只要一种物质含有60%种典型的体内或更多的水，质子传导就可能发生。

不幸的是，基于蛋白质的质子导体不像聚合物导体那样强大或高效，所以研究人员正在寻找一种方法来优化材料的质子传导性。他们在材料化学在线报告他们的工作成果。

鱿鱼环齿蛋白是由氨基酸组成的，在分子组成中含有许多串联重复序列。串联重复序列通常是短的一系列分子，它们被安排重复多次。研究人员创造了4, 7, 11和25重复的鱿鱼激发蛋白。然后他们用这些材料制作了电影。

研究人员发现，增加串联重复的数目会增加蛋白质的质子传导率。他们尝试了不同的氨基酸组合，发现用蛋白质中的另一种氨基酸取代丙氨酸序列可以降低质子传导率，这就解释了为什么类似的串联重复蛋白丝不是一个好的质子导体。

研究合成鱿鱼环齿蛋白，研究人员发现它们通常由无定形部分和结晶部分组成。他们发现，拉伸聚合物电导率增加在拉伸方向上，而不是在垂直方向上，而拉伸结晶段进行更好的调整。

自然界中确实存在生物质子导体，包括丝、角蛋白、胶原蛋白、黑色素和牛血清白蛋白；然而，合成鱿鱼环齿的材料比任何天然蛋白质都要好得多。

“我们的目标是了解生物质子导体的设计规则，我们可以创建一个人工合成的蛋白质，为nonbiocompatible质子导体为好，”Demirel说。”那么，我们能从这种装置中制造出一种自我修复的、灵活的起搏器吗？我们能使质子电子设备？”

宾州州立大学的其他研究人员对这一项目的是Abdon Pena Francesch，在工程科学与力学最近博士收件人；Huihun Jung，工程科学与力学博士生和材料研究院会员；Michael A. Hickner，宁研究员在材料科学与工程及材料研究院会员；Benjamin D. Allen，生物化学与分子生物学和生命科学的哈克所属研究助理教授。

同时对项目是Madhusudan Tyagi，中子研究中心，美国国家标准与技术研究所。

陆军研究办公室支持这项工作。