丝囊被刺痛的细胞器腔肠动物具有显着的机械性能经受50%的体积变化炸药胞吐过程中(过程，通过该细胞排泄废物和大分子)，而承受超过100巴的渗透压。研究人员最近发现了两个新的蛋白质成分，它们在九头蛇中建立了线虫囊壁，其中包括(1)具有硬多脯氨酸基序的刺鼻丰富脯氨酸的Clin-1(CPP-1)，以及(2)具有蚕丝的弹性Cnidoin类域。在一项新研究中，现在在《科学报告》上德国，澳大利亚和日本的医学，分子进化和基因组学系以及物理化学研究所的特蕾莎·本特勒(Theresa Bentele)和一组研究人员在大肠杆菌中表达了重组Cnidoin和CPP-1蛋白。

他们比较了自发交联的散装蛋白与分离的线虫囊的弹性模量。研究人员利用静电纺丝和制备条件系统地优化了均匀蛋白质纳米纤维的制备。由于富半胱氨酸域的同时交联，即使经过严格的洗涤和浸入大量水中，两种纤维仍保持稳定。所得的纳米纤维明显不同于没有化学交联剂程序而不稳定的其他蛋白质纳米纤维。在对机械性能进行定量评估后，他们研究了Cnidoin和CPP-1纳米纤维在促进人类间充质干细胞生长中的应用。

水螅刺丝囊包括四种车型，在已知的专门的细胞息肉身柱开发nematocytes。胶囊壁结构出色的机械韧性使线虫囊在实验室中成为形成生物灵感材料的独特方法。胶囊包含通过富含半胱氨酸的结构域(CRD)之间的分子间二硫键交联的蛋白质复合物，该复合物可用作通用交联剂，以在各种蛋白质之间产生线性或分支的聚合物。科学家已经确定了两种新的胶囊蛋白，包括CPP-1和Cnidoin在之前的工作中研究九头蛇线虫囊肿。与弹性Cnidoin和刚性CPP-1蛋白结合的潜力是设计新的生物材料的有前途的策略，该材料能够形成具有自发交联的稳定结构，从而实现出色的柔韧性和韧性，类似于生物线虫囊。合成生物启发性蛋白质纳米纤维作为用于组织工程应用的干细胞培养的人工基质，受到越来越多的关注。电纺提供了一种使用丝蛋白，胶原蛋白和明胶制造此类纤维的常用方法。细纤维产品在伤口愈合和组织工程中有多种应用。

在目前的工作中，Bentele等人。我们使用电纺丝技术引入了基于Hydra线囊蛋白CPP-1和Cnidoin的一类新型的无交联剂合成纳米纤维。他们基于CRD的自发交联能力，系统地优化了生物条件下无交联剂的蛋白质纳米纤维的制备条件，该纳米纤维在水中是稳定的，在人类干细胞培养方面具有潜在的应用前景。研究小组获得了与CPP-1(绿色)和Cnidoin(红色)抗体缀合的Hydra的代表性免疫荧光图像，以将蛋白质共定位在胶囊壁中。图像表明Cnidoin的存在比CPP-1更紧密地堆积在成熟的线虫囊壁内。此后，Bentele等人。用过的蛋白质印迹法，用于鉴定分离的天然线虫囊胶囊和重组蛋白(在其他生物体中表达的蛋白);他们在大肠杆菌中产生的。结果表明在九头蛇中CPP-1有相当大的翻译后修饰。他们证实了使用在大肠杆菌中表达的CPP-1蛋白的结果，并推论CPP-1和Cnidoin都是在形成或形态发生过程中整合的线虫囊壁的结构蛋白。

研究人员随后使用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)测试了九头蛇线虫的囊肿和大块蛋白质的机械性能。科学家提取了弹性模量的分布，并进一步测量了在大肠杆菌中表达的纯化重组CPP-1(reCPP-1)和Cnidoin(reCnidoin)的弹性。然后，他们通过将900 kDa的聚乙二醇(PEG)引入纯溶液中来获得更高的粘度，从而优化了纳米纤维的生产。产品的该团队研究了相对湿度的影响，这种影响显着影响纳米纤维的质量，而纺丝溶液的离子强度或电导率对纳米纤维没有影响。

基于初步的材料开发和表征结果，Bentele等人。通过将蛋白-PEG溶液静电纺丝在玻璃盖玻片上来制备蛋白纳米纤维。新鲜纺制的recCPP-1-PEG纳米纤维在50 x 50 µm2的面积上显示出均匀的宽度和高度，并显示出均匀的弹性模量。然后，团队测量了表面形貌，获得了弹性图和特征力-压痕曲线(a)空气中，(b)用水洗涤后的空气中以及(c)生理缓冲溶液中的reCPP-1和reCnidoin纳米纤维。他们可以通过用水洗涤去除PEG，从而使reCnidoin纳米纤维的纤维厚度显着降低，尽管与水处理后的reCPP-1相比，其尺寸并不明显。

然而，纤维在用水洗涤后不能完全溶解，并保持其弹性模量。结果表明，这两种重组蛋白可以通过自发形成CRD(富含半胱氨酸的结构域)末端之间的二硫键来建立稳定的纳米纤维。在这项工作中产生的重组水蛇线虫胞囊蛋白还通过空气和生理缓冲液中的天然CRDs形成了均匀稳定的纳米纤维。该团队研究了这些纳米纤维在稳定的人间充质干细胞培养物中孵育20天后的应用情况，在此过程中，约有95%的细胞在新的受生物启发的材料上显示出细胞生长和活力。

以这种方式，Theresa Bentele及其同事提出了一种新型的无合成交联剂的纳米纤维生物材料，该材料受Hydra的线虫囊蛋白的启发。他们在大肠杆菌中表达了两种最近鉴定出的CPP-1和Cnidoin线虫囊囊蛋白的重组蛋白，并通过静电纺丝制备了纳米纤维。由于富半胱氨酸域(CRD)，电纺纤维可以通过二硫键自发交联。reCPP-1和reCnidoin重组蛋白形成均匀的纳米纤维，在静电纺丝后直接在水中稳定。这种新的材料构造具有强大的弹性Hydra线虫胞囊结构，具有生物相容性，具有潜在的生物相容性。