贻贝粘蛋白功能及应用场景

贻贝粘蛋白（Mussel Adhesive Protein，MAP）是一种由海洋贻贝足丝腺分泌的足丝蛋白，分子量约为100kDa，其结构中含有赖氨酸和多巴基团。赖氨酸的等电点较高，在人体生理pH值下带有正电荷，能够通过静电相互作用吸引带负电荷的细胞，如表皮细胞和成纤维细胞，从而促进伤口愈合。多巴基团则易于与空气中的氧结合，经过氧化交联形成高分子网状聚合物，这种结构使得贻贝粘蛋白能够在各种表面上牢固地附着。该蛋白质在医学和化妆品行业中有着广泛的应用，特别是在皮肤护理和伤口愈合方面。

●多巴含量高

●蛋白含量高于95%

●纯度高达90%以上

●无病毒污染风险

贻贝粘蛋白因其出色的修复能力和温和性而受到青睐，形成微观纳米级保护膜，物理性阻隔外界因素对皮肤的影响。

贻贝粘蛋白的正电荷特性使其能够有效地吸引细胞，促进它们的贴壁、爬行替代和生长，从而加速伤口愈合过程。此外，贻贝粘蛋白形成的微观非连续网状生物支架能够加固隔水黏附，有助于伤口愈合。

贻贝粘蛋白含有大量的多巴基团，这些基团具有明显的抗氧化和抗炎活性。它们可以在皮肤表面形成保护层，起到物理屏障作用，从而改善敏感性皮肤的各种主观症状和客观体征。

贻贝粘附蛋白在水凝胶支架中的应用显著增强了细胞的粘附、铺展和定植。

胶原蛋白靶向胶由胶原蛋白结合贻贝粘蛋白和特定的糖胺聚糖组成，可加速无疤痕皮肤再生。胶原蛋白靶向胶特异性地与 I型胶原蛋白结合，调节纤维形成的速率和程度。在大鼠皮肤切除模型中，该胶成功加速了伤口再生，改善了真皮胶原结构，表现为胶原纤维大小均匀、排列整齐。

聚合物水凝胶由于与细胞外基质（ECM）相似，被广泛认为是组织工程的支架材料。为了促进细胞粘附，水凝胶支架通常被功能化或负载有生物活性分子。贻贝蛋白Pvfp5β增强水凝胶支架的细胞粘附,小鼠胚胎成纤维细胞NIH-3T3在水凝胶上培养，证明了Pvfp5β在促进细胞粘附、铺展和定植中的作用。

选择了4种具有血管生成潜力的生物功能肽，并将其基因融合到生物工程贻贝粘附蛋白（MAP）中。与VEGF衍生肽和纤连蛋白衍生RGD肽融合的MAP在体外显着促进了内皮细胞的增殖和迁移。制造了双层粘性微针绷带（DL-AMNB），由基于生物功能的MAP根部和基于再生丝素蛋白（SF）的尖端组成，允许通过可膨胀微针均匀分布再生因子。DL-AMNB系统在大鼠心肌梗死（MI）模型中证明了心肌的更好保存和对心脏重塑的再生作用，这可能归因于治疗肽的长期保留以及通过MAP贴片和宿主心肌之间的牢固粘附。

研究了由海洋贻贝分泌蛋白质配制而成组织粘合剂（Cell-Tak）是否能够预防大鼠乳房切除术后的血清肿形成。实验组大鼠在伤口缝合前接受外用粘合剂，对照组未接受任何治疗。使用Cell-Tak处理的大鼠血清肿体积显著减少，组织学分析显示粘合剂未引起异物反应。研究结果表明，Cell-Tak组织粘合剂可能对接受乳房切除术的患者有益，能显著减少血清肿形成。

开发了一种基于生物工程贻贝粘附蛋白 (MAP) 的治疗性血管生成平台，该平台能在含粘液环境中时空释放血管生成生长因子。使用聚阳离子 MAP 和聚阴离子透明质酸形成复合凝聚液微滴，随后凝胶化成微粒，有效封装了血小板衍生的生长因子 (PDGF)。该平台与血管内皮生长因子（VEGF）混合，形成水凝胶，表现出良好的粘附性和水下耐久性，其弹性接近目标组织。在全层切除伤口和心肌梗死模型中，该平台作为血管生成诱导平台显示出有效的血管生成以及功能性再生功效。

伤口密封剂作为封闭手术和非手术伤口以及止住院前创伤外部出血的替代品，已有许多生物材料被研究用于此目的。新型密封剂材料包括贻贝粘附蛋白、角蛋白、树枝状聚合物和原位形成水凝胶。纤维蛋白密封剂是临床研究最多的材料，而骨科手术用密封剂的临床经验有限。

提出了使用基于粘附蛋白的不混溶浓缩液体系统（APICLS）的间充质干细胞（MSC）治疗平台，用于心肌梗死再生。APICLS具有高包封效率和MSCs的高存活率，促进了与受损组织的整合，实现了高细胞持久性和最大化的旁分泌效应。APICLS与MSC一起释放的生物活性分子可诱导血管生成和心脏保护，恢复心脏组织的收缩力。

贻贝粘合蛋白 (MAP) 含有 3,4-二羟基苯丙氨酸 (DOPA)和邻苯二甲酸，是一种迅速硬化成固体防水粘合材料的液体蛋白质。MAP的粘附过程启发了多种生物医学应用合成材料的开发，包括抗增殖、抗炎、抗菌活性和粘合行为。讨论了提供多巴胺/金属离子螯合的策略，以弥补 DOPA 易氧化带来的限制，并考虑了贻贝启发材料 (MIM) 在合成适应方面的吸引力。

表面工程是定制生物材料新功能以提高临床性能的关键方法。基因工程和分子生物技术的发展使得设计源自海洋贻贝的人工粘性蛋白成为可能。重组贻贝粘附蛋白(MAP)涂层因其简单性、多功能性、在生理条件下的高稳定性以及与细胞的良好相互作用而受到关注。MAP可以通过与功能肽的基因融合或固定生物分子来设计，以在目标表面上提供所需的特定功能。

复合凝聚层由聚离子混合物形成，广泛应用于多个领域，如制药、化妆品和食品工业。基于MAP的复合凝聚层因其不溶于水和粘性特性，被尝试开发为有效的水下粘合剂。这些凝聚层有助于了解其物理性质，并为传统侵入性外科修复提供了一种替代方案。

设计和构建的贻贝粘附蛋白（MAP）fp-151在生物相容性方面具有作为细胞或组织生物粘附剂的潜力。为了提高fp151的细胞粘附和增殖特性，设计了一种基于贻贝粘附蛋白的细胞外基质（ECM）模拟物，并与生物功能肽融合。在多种细胞系中测试了粘附能力和增殖特性，与商业化生产的细胞粘附材料相比，ECM模拟物在MC3T3-E1、ATDC5和3T3-L1细胞中表现出更好或相似的特性。这些模拟物可以成功地用于细胞培养和组织工程，并可扩展到其他组织特异性细胞识别基序，以允许靶细胞附着到人造ECM表面。

研究了贻贝粘附蛋白 (MAP) 与明胶混合后加载到纳米管钛 (Ti) 牙种植体中是否能增强骨整合并支持骨形成。使用了多种细胞和分子生物学技术，来测试MAP与明胶混合 (MAP/Gel) 的生物相容性。MAP/Gel 能够激活FAK-PI3K-MAPKs-Wnt/β-catenin信号通路并增强成骨分化。在大鼠下颌骨模型中，MAP/Gel通过上调Runx-2、BMP-2/7、Osterix和OPG来促进骨再生。MAP/Gel支持牙种植体植入后的骨整合，可能适用于骨形成及牙种植体与牙槽骨整合的潜在治疗方法。

贻贝黏附蛋白因其对不同表面的高亲和力被认为是生产高坚固性薄无机-有机复合膜的理想材料。通过逐层沉积带正电的贻贝黏附蛋白 Mefp-1 和带负电的二氧化铈纳米粒子来制造黏性膜。使用石英晶体微天平 (QCM-D) 监测二氧化硅表面的成膜过程，发现沉积层数接近线性增长。Mefp-1 浓度影响膜的性质，蛋白质浓度越高，膜越硬。使用定量纳米力学映射 (QNM) 研究了多层膜的表面纳米力学性能，发现涂层外部区域的杨氏模量随Mefp-1浓度增加而增加。

研究了高达200摄氏度的热处理对沉积在碳钢上的由贻贝粘附蛋白(MAP)、CeO2纳米粒子和Na2HPO4组成的纳米复合薄膜的防腐性能的影响。通过多种表征技术，如扫描电子显微镜/能量色散光谱、原子力显微镜(AFM)和红外反射吸收光谱，研究了纳米复合薄膜的形貌、微观结构和化学结构的变化。电化学阻抗谱评估了未加热和加热纳米复合薄膜的防腐性能，结果表明，随着时间的推移，纳米复合薄膜对碳钢的防腐性能提高。热处理导致纳米复合膜中的水分子减少，膜的交联和内聚力增强，使得膜变得更致密，从而提高了对碳钢的防腐性能。

研究了高达200摄氏度的热处理对含MAP、CeO2纳米粒子和Na2HPO4的纳米复合薄膜在碳钢上的防腐性能的影响。使用扫描电子显微镜/能量色散光谱、原子力显微镜(AFM)和红外反射吸收光谱等技术对纳米复合薄膜进行了表征。电化学阻抗谱评估了薄膜的防腐性能，原位AFM测量阐明了腐蚀过程的细节。结果显示，热处理后纳米复合薄膜的防腐性能提高，分析表明热处理减少了膜中的水分子，增强了膜的交联和内聚力，使膜更致密。

探索了由MAP和CeO2纳米粒子组成的纳米复合膜作为碳钢防腐的“绿色”替代品。通过一步浸渍法在碳钢表面沉积了亚微米厚度的纳米复合膜，并使用多种技术进行了表征。纳米复合膜显示出一定的自修复能力，在中性0.1 M NaCl溶液中对碳钢具有出色的防腐性能。自修复能力归因于MAP的功能基团（儿茶酚），Fe离子促进了Fe-儿茶酚复合物的形成，延缓了局部腐蚀。

研究了普通蓝贻贝（Mytilus edulis）的粘合剂系统中的蛋白质，这些蛋白质具有抑制钢材闪锈的化学特性。分离了贻贝足蛋白 (MAP) 1、3 和 5，并将其应用于多种缓冲系统中的高强度低合金钢。在40摄氏度和100%相对湿度的条件下对钢样品进行了为期7天的监测，并使用电化学阻抗谱(EIS)评估MAP处理。研究了使用蘑菇酪氨酸酶对所应用的蛋白质进行酶交联的效果，发现MAP-5与商业闪锈抑制剂性能类似，表明MAP-5可能能够抑制腐蚀。

原子力显微镜（AFM）被用来测量贻贝足蛋白1 (Mefp-1) 在不同离子条件下与二氧化硅基质之间的粘附力。一价离子（NaCl、KCl）的盐对粘附力的增加作用较小，而二价离子（MgCl2、CaCl2、Na2SO4）的盐会导致粘附力的多次跳跃，这可能是由于Mefp-1上的3,4-二羟基苯基-L-丙氨酸和邻醌儿茶酚基团与金属离子形成的络合物。添加含有三价离子 (FeCl3) 的盐可以获得最高的粘附力，表明离子类型和浓度对粘附力有显著影响。

研究了贻贝黏附蛋白（MAP）包覆处理的碱处理钛（TNS）表面，命名为TNS-MAP，以优化其生物学性能。TNS-MAP表现出良好的亲水性和表面粗糙度，显著促进了细胞的初始黏附，并且在细胞黏附、增殖、成骨相关基因表达方面优于对照组。体内实验显示TNS-MAP促进了新骨生长，表明TNS-MAP作为一种有效的复合种植体，具有良好的生物相容性。

目前粘合剂技术正向开发高质量和环保的粘合剂转变，化学粘合剂逐渐被无害粘合剂取代。评估了细菌产生的重组贻贝粘合蛋白（MAP）作为木质家具粘合剂的潜在用途。MAP木材粘合剂以包涵体类型配制，经济且无害，未检测到挥发性有机化合物和重金属。MAP木材粘合剂在干燥条件下对木材显示出足够的粘合强度，并在各种环境条件下表现出强大的粘合力。

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）