本發(fā)明涉及能夠形成(納米纖維)水凝膠的疏水性肽和/或肽模擬物和包含所述疏水性肽和/或肽模擬物的水凝膠以及各種用途，如再生醫(yī)學、可注射療法、生物活性部分的遞送、傷口愈合、2D和3D合成細胞培養(yǎng)基底、生物傳感器開發(fā)、生物功能化表面以及生物制造。
背景技術(shù)：
：：自組裝是設(shè)計有序的、三維和生物相容性納米生物材料的簡潔和方便的“自下而上”的方法。由于構(gòu)件之間高度特異性的相互作用，可以獲得可重復的大分子納米結(jié)構(gòu)。這些分子間關(guān)聯(lián)組織超分子結(jié)構(gòu)，并且主要是非共價靜電相互作用、氫鍵、范德華力等。超分子化學或生物學聚集通過化學或生物學種類的關(guān)聯(lián)形成的二維或三維復雜結(jié)構(gòu)和實體的巨大物體。這些關(guān)聯(lián)由分子互補或分子識別以及自組裝的原理控制。分子間關(guān)聯(lián)規(guī)則的知識可以用來設(shè)計膜、薄膜、層、膠束、小管、凝膠形式的多分子組件用于各種生物醫(yī)學或技術(shù)應用(J.-M.Lehn,Science,295,2400-2403,2002)。肽是用于制備超分子結(jié)構(gòu)的多功能構(gòu)件。它們按照氨基酸序列規(guī)定采用特定二級結(jié)構(gòu)的能力為設(shè)計具有分層三維(3D)大分子結(jié)構(gòu)、納米級特征和可調(diào)諧的物理特性的自組裝生物材料提供獨特的平臺(S.Zhang,NatureBiotechnology,21,1171-1178,2003)。例如肽能夠組裝為納米管(US7,179,784)或者具有大量的約98-99％固定水或水性溶液的由三維支架組成的超分子水凝膠?；陔牡纳锊牧鲜巧锛夹g(shù)、藥物甚至技術(shù)應用中的潛在應用的有力工具。根據(jù)個體屬性，據(jù)認為這些基于肽的水凝膠用于開發(fā)新材料用于組織工程學、再生醫(yī)學，作為藥物和疫苗遞送媒介物或者作為肽芯片用于藥物研究和診斷(E.Placeetal.,NatureMaterials,8,457-470,2009)。還有強烈興趣使用基于肽的自組裝材料如凝膠用于開發(fā)分子電子裝置(A.R.Hirstetal.Angew.Chem.Int.Ed.,47,8002-8018,2008)。已產(chǎn)生各種“智能肽水凝膠”，其在外部操作如溫度、pH、機械影響或其他刺激下反應，具有膨脹、收縮或分解的動態(tài)行為。然而，這些生物材料仍不夠“先進”以模仿天然組織如胞外基質(zhì)(ECM)或軟骨組織等的生物可變性。肽水凝膠的有意義用途的挑戰(zhàn)是模仿取代的天然組織，不僅作為“空間填充物”或機械支架，而且理解并拷貝保持所含細胞在正確位置和“體內(nèi)”條件下的生物化學信號和生理需要(R.FairmanandK.Akerfeldt,CurrentOpinioninStructuralBiology,15,453-463,2005)。已進行了大量努力以理解并控制肽序列和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系用于合理設(shè)計合適的水凝膠。一般來說，水凝膠包含糾纏并形成網(wǎng)格的宏觀結(jié)構(gòu)如纖維。大多數(shù)基于肽的水凝膠利用組裝為纖維的β-折疊作為構(gòu)件(S.Zhangetal.,PNAS,90,3334-3338,1993:A.Aggelietal.,Nature,386,259-262,1997,等等)。還可能從除基于β-折疊結(jié)構(gòu)的材料之外的α-螺旋肽獲得自組裝的水凝膠(W.A.Petkaetal.,Science,281,389-392,1998；C.Wangetal.,Nature,397,417-420,1999；C.Gribbonetal.,Biochemistry,47,10365-10371,2008；E.Banwelletal.,NatureMaterials,8,596-600,2009,等等)。然而，目前已知的肽水凝膠在大多數(shù)情況下與低剛度、有時不利的生理特性和/或復雜性及其導致高生產(chǎn)成本的大量加工需要有關(guān)。因此對用于標準應用的容易形成、無毒且具有足夠高剛度的肽水凝膠有廣泛認可的需要。水凝膠還應當適合遞送生物活性部分(如核酸、小分子療法、化妝品和抗微生物劑)和/或用作支持細胞的體內(nèi)和體外生長并促進天然組織再生的仿生支架和/或用于2D和/或3D生物制造?！吧镏圃臁崩眉夹g(shù)如添加制造(即打印)和成型以從生物材料構(gòu)件產(chǎn)生2D和3D結(jié)構(gòu)。在制造過程中，可以將生物活性部分和細胞以精確的方式合并。在“生物打印”的具體實例中，計算機輔助裝置用來利用逐層方法將生物材料構(gòu)件(墨水)精確放置為預定的、規(guī)定的3D幾何形狀。這些結(jié)構(gòu)的大小范圍為微觀尺度至較大的結(jié)構(gòu)。還可以同時或隨后準確放置添加劑如生長因子、細胞因子、維生素、礦物質(zhì)、寡核苷酸、小分子藥物和其他生物活性部分以及各種細胞類型。生物惰性組分可以用作支持物或填充物以產(chǎn)生開放的內(nèi)部空間來模仿生物組織。隨后可以將這類生物構(gòu)建體植入或用來研究細胞和/或生物材料之間的相互作用以及開發(fā)3D疾病模型。在“成型”的具體實例中，將生物材料構(gòu)件連同相關(guān)的生物活性部分和細胞放入特定形狀和尺寸的模板(MaldaJ.,etal.EngineeringHydrogelsforBiofabrication.Adv.Mater.(2013)；MurphyS.V.,etal.EvaluationofHydrogelsforBio-printingApplications.J.ofBiomed.Mater.Res.(2012))。發(fā)明概述因此提供能夠形成水凝膠的，以比目前可用的水凝膠更高的程度滿足至少一些上述需要且不受上述限制所限制的生物相容性化合物是可取的。本發(fā)明的目的通過能夠形成(納米纖維)水凝膠的疏水性肽和/或肽模擬物解決，所述疏水性肽和/或肽模擬物具有通式II：Z-(X)a-Z’bII其中Z為N-端保護基團；X為脂肪族氨基酸的疏水性氨基酸序列，在每次出現(xiàn)時，其獨立地選自脂肪族氨基酸和脂肪族氨基酸衍生物；a為選自2-6的整數(shù)，優(yōu)選2-5；Z’為C-端基團；并且b為0或1。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)所述脂肪族氨基酸和脂肪族氨基酸衍生物需要表現(xiàn)出從所述肽和/或肽模擬物的N-端至C-端疏水性整體下降，以便形成納米纖維水凝膠。術(shù)語“擬肽”和“肽模擬物”在本文中可交換使用，并且指設(shè)計為模仿肽的分子。擬肽或肽模擬物可以產(chǎn)生自現(xiàn)有肽的修飾，或者通過設(shè)計模仿肽的相似系統(tǒng)產(chǎn)生。這些修飾包括改變?yōu)椴粫烊淮嬖诘碾?如改變的骨架和/或摻入非天然氨基酸)。特別地，擬肽是肽模擬物的一個子類。在擬肽中，不同于正常的肽，側(cè)鏈連接至肽骨架的氮。肽模擬物可以具有普通的肽骨架，其中僅用化學不同但相似的氨基酸交換正常存在的氨基酸，如亮氨酸至正亮氨酸。在本公開中，所述術(shù)語可交換使用。在一實施方案中，所述脂肪族氨基酸和脂肪族氨基酸衍生物為D-氨基酸或L-氨基酸。在一實施方案中，所述脂肪族氨基酸選自丙氨酸(Ala,A)、高烯丙基甘氨酸、高炔丙基甘氨酸、異亮氨酸(Ile,I)、正亮氨酸、亮氨酸(Leu,L)、纈氨酸(Val,V)和甘氨酸(Gly,G)，優(yōu)選選自丙氨酸(Ala,A)、異亮氨酸(Ile,I)、亮氨酸(Leu,L)、纈氨酸(Val,V)和甘氨酸(Gly,G)。在一實施方案中，所有或部分所述脂肪族氨基酸以從N-端至C-端方向降低氨基酸大小的順序排列，其中脂肪族氨基酸的大小定義為I＝L>V>A>G。在一實施方案中，所述以降低氨基酸大小的順序排列的脂肪族氨基酸具有是非重復序列的序列。在一實施方案中，所述脂肪族氨基酸的第一個N-端氨基酸較不重要(其可以為G、V或A)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這個特定的第一氨基酸對從N-端至C-端降低疏水性的這個另外的強制性要求沒有主導地位。在一實施方案中，所述脂肪族氨基酸的第一個N-端氨基酸為G、V或A。在一實施方案中，所述脂肪族氨基酸具有選自以下的序列ILVAG(SEQIDNO:1)LIVAG(SEQIDNO:2),IVAG(SEQIDNO:3),LVAG(SEQIDNO:4),ILVA(SEQIDNO:5),LIVA(SEQIDNO:6),IVG(SEQIDNO:13),VIG(SEQIDNO:14),IVA(SEQIDNO:15),VIA(SEQIDNO:16),VI(SEQIDNO:17)和IV(SEQIDNO:18),其中，任選地，在N-端于這類序列之前有G、V或A，如AIVAG(SEQIDNO.7),GIVAG(SEQIDNO.8),VIVAG(SEQIDNO.9),ALVAG(SEQIDNO.10),GLVAG(SEQIDNO.11),VLVAG(SEQIDNO.12)。在一實施方案中，(X)a具有選自SEQIDNO.1-18的序列，優(yōu)選具有SEQIDNO:1和SEQIDNO:2的序列。在一實施方案中，所有或部分脂肪族氨基酸以相同氨基酸大小的順序排列，優(yōu)選其中以相同氨基酸大小的順序排列的所述脂肪族氨基酸具有2-4個氨基酸長度的序列。例如，所述以相同大小的順序排列的脂肪族氨基酸具有選自LLLL、LLL、LL、IIII、III、II、VVVV、VVV、VV、AAAA、AAA、AA、GGGG、GGG和GG的序列。在一實施方案中，所述N-端保護基團Z具有通式–C(O)–R，其中R選自H、未被取代或取代的烷基、以及未被取代或取代的芳基，其中R優(yōu)選選自甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基和異丁基。在一實施方案中，所述N-端保護基團Z為乙?；?。在一實施方案中，所述N-端保護基團Z為肽模擬物分子，包括天然和合成的氨基酸衍生物，其中所述肽模擬物分子的N-端可以用選自羧酸、酰胺、醇、醛、胺、亞胺、腈、尿素類似物、磷酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、馬來酰亞胺、乙烯砜、疊氮化物、炔、烯、碳水化合物、酰亞胺、過氧化物、酯、芳基、酮、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽、膦酸鹽和硅烷的官能團修飾。在一實施方案中，所述C-端基團Z’為非氨基酸，優(yōu)選選自小分子、官能團和接頭。這類C-端基團Z’可以是用來官能化本發(fā)明的肽和/或肽模擬物的極性或非極性部分。在一實施方案中，所述C-端基團Z’選自-官能團，如極性或非極性官能團，例如(但不限于)-COOH、-COOR、-COR、-CONHR或-CONRR’，R和R’選自H、未被取代或取代的烷基、以及未被取代或取代的芳基，-NH2、-OH、-SH、-CHO、馬來酰亞胺、亞氨酸酯、碳二亞胺酯、異氰酸鹽；-小分子，例如(但不限于)糖、醇、羥基酸、氨基酸、維生素、生物素；-終止在極性官能團的接頭，例如(但不限于)乙二胺、PEG、碳二亞胺酯、亞氨酸酯；-偶聯(lián)至小分子或維生素的接頭，例如生物素、糖、羥基酸，在一實施方案中，其中所述C-端基團Z’可以用于選自以下的至少一種化合物的化學綴合或偶聯(lián)生物活性分子或部分，例如生長因子、細胞因子、脂質(zhì)、細胞受體配體、激素、前藥、藥物、維生素、抗原、抗體、抗體片段、寡核苷酸(包括但不限于DNA、信使RNA、短發(fā)夾RNA、小干擾RNA、微RNA、肽核酸、適配體)、糖類；標記、染料，例如熒光或放射性標記、成像造影劑；病原體，例如病毒、細菌和寄生蟲；微型和納米顆?；蛘咚鼈兊慕M合其中所述化學綴合可以在肽和/或肽模擬物的自組裝之前或之后進行。在一實施方案中，例如通過選自以下的至少一種化合物的化學綴合或偶聯(lián)，將肽和/或肽模擬物的C-端官能化(不使用C-端基團或接頭)生物活性分子或部分，例如生長因子、細胞因子、脂質(zhì)、細胞受體配體、激素、前藥、藥物、維生素、抗原、抗體、抗體片段、寡核苷酸(包括但不限于DNA、信使RNA、短發(fā)夾RNA、小干擾RNA、微RNA、肽核酸、適配體)、糖類；標記、染料，例如熒光或放射性標記、成像造影劑；病原體，例如病毒、細菌和寄生蟲；微型和納米顆?；蛘咚鼈兊慕M合其中所述化學綴合可以在肽和/或肽模擬物的自組裝之前或之后進行。在一實施方案中，所述C-端基團Z’為肽模擬物分子，包括天然和合成的氨基酸衍生物，其中所述肽模擬物分子的C-端可以用選自羧酸、酰胺、醇、醛、胺、亞胺、腈、尿素類似物、磷酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、馬來酰亞胺、乙烯砜、疊氮化物、炔、烯、碳水化合物、酰亞胺、過氧化物、酯、芳基、酮、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽、膦酸鹽和硅烷的官能團修飾。在一實施方案中，本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物在環(huán)境溫度下于生理條件下在水性溶液中穩(wěn)定1天至至少6個月，優(yōu)選至至少8個月，更優(yōu)選至至少12個月的時間。在一實施方案中，本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物在高達90℃的溫度下于生理條件下在水性溶液中穩(wěn)定至少1小時。本發(fā)明的目的通過組合物或混合物解決，所述組合物或混合物包含(a)至少一種本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物，以及(b)至少一種能夠形成水凝膠的疏水性肽和/或肽模擬物，所述疏水性肽和/或肽模擬物具有通式：Z-(X)a-N’b其中Z如本文中對本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物定義的；X如本文中對本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物定義的；a如本文中對本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物定義的；N’是不同于Z’(如本文中對本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物定義的極性C-端基團)的非極性C-端基團；并且優(yōu)選羧酸、酰胺、醇、生物素、馬來酰亞胺、糖和羥基酸，并且b為0或1。本發(fā)明的目的通過一種包含本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物的水凝膠解決。在一實施方案中，所述水凝膠在環(huán)境溫度下于水性溶液中穩(wěn)定至少7天的時間，優(yōu)選至少2-4周，更優(yōu)選至少1-6個月。在一實施方案中，所述水凝膠的特征在于大于2的儲能模量G’比損耗模量G”比例。在一實施方案中，所述水凝膠的特征在于在0.02Hz-16Hz頻率下的100Pa-80,000Pa的儲能模量G’。在一實施方案中，所述水凝膠具有比膠原或其水解形式(明膠)高的機械強度。本發(fā)明的目的通過水凝膠解決，所述水凝膠包含(a)至少一種本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物，以及(b)至少一種具有非極性頭部基團的疏水性肽和/或肽模擬物。所述至少一種“具有非極性頭部基團的疏水性肽和/或肽模擬物”能夠形成水凝膠，并且具有通式：Z-(X)a-N’b其中Z、X和a如本文中對本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物定義的；N’是不同于Z’(如本文中對本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物定義的極性C-端基團)的非極性C-端基團；并且優(yōu)選羧酸、酰胺、醇、生物素、馬來酰亞胺、糖和羥基酸，并且b為0或1。在一實施方案中，所述水凝膠包含本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物的纖維或者具有如上文定義的非極性頭部基團的疏水性肽和/或肽模擬物的纖維，所述纖維構(gòu)成(defining)網(wǎng)絡，所述網(wǎng)絡能夠包埋微生物、病毒顆粒、肽、擬肽、蛋白、核酸、寡糖、多糖、維生素、無機分子、合成聚合物、小有機分子、微型或納米顆粒或者藥學活性化合物中的至少一種。在一實施方案中，所述水凝膠包含被疏水性聚合物的纖維網(wǎng)絡包埋的微生物、病毒顆粒、肽、擬肽、蛋白、核酸、寡糖、多糖、維生素、無機分子、合成聚合物、小有機分子、微型或納米顆?；蛘咚帉W活性化合物中的至少一種。在一實施方案中，疏水性聚合物的纖維偶聯(lián)至被兩親性聚合物的纖維網(wǎng)絡包埋的微生物、病毒顆粒、肽、擬肽、蛋白、核酸、寡糖、多糖、維生素、無機分子、合成聚合物、小有機分子、微型或納米顆粒或者藥學活性化合物中的至少一種。在一實施方案中，所述水凝膠包含于燃料電池、太陽能電池、電子電池、生物傳感裝置、醫(yī)學裝置、植入物、藥物組合物和化妝品組合物中的至少一種中。在一實施方案中，所述水凝膠是可注射的。本發(fā)明的目的通過在以下至少一種中使用本發(fā)明的水凝膠來解決：藥學活性化合物的釋放和/或生物活性部分的遞送，醫(yī)學工具試劑盒，燃料電池，太陽能電池，電子電池，再生醫(yī)學和組織再生，傷口愈合，2D和3D合成細胞培養(yǎng)基底，干細胞療法，可注射療法，生物傳感器開發(fā)，生物功能化表面，生物制造，如生物打印，以及基因療法。對于用途，我們還指具有與本發(fā)明相同提交時間的發(fā)明人的平行申請“自組裝的肽、肽模擬物和肽綴合物作為構(gòu)件用于生物制造和打印”中描述的生物制造以及其中描述的隨后的實施方案和方法中的用途，其還應用于本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物。本發(fā)明的目的通過一種制備水凝膠的方法解決，所述方法包括將本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物溶于水性溶液中。在一實施方案中，將水性溶液中溶解的疏水性肽和/或肽模擬物進一步暴露于溫度，其中所述溫度為20℃-90℃，優(yōu)選20℃-70℃。在一實施方案中，將疏水性肽和/或肽模擬物以0.01μg/ml-100mg/ml的濃度，優(yōu)選以1mg/ml-50mg/ml的濃度，更優(yōu)選以約1mg/ml-約20mg/ml的濃度溶解。本發(fā)明的目的通過一種制備水凝膠的方法解決，所述方法包括將本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物以及具有如本文定義的非極性頭部基團的疏水性肽和/或肽模擬物溶于水性溶液中。本發(fā)明的目的通過包含本發(fā)明的水凝膠的傷口敷料或傷口愈合劑解決。本發(fā)明的目的通過外科植入物或支架解決，所述外科植入物或支架包含肽和/或肽模擬物支架，其中所述肽和/或肽模擬物支架由本發(fā)明的水凝膠形成。本發(fā)明的目的通過包含本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物的藥物和/或化妝品組合物和/或生物醫(yī)學裝置和/或電子裝置解決。本發(fā)明的目的通過包含本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物以及具有如本文定義的非極性頭部基團的疏水性肽和/或肽模擬物的藥物和/或化妝品組合物和/或生物醫(yī)學裝置和/或電子裝置解決。在一實施方案中，所述藥學和/或化妝品組合物和/或生物醫(yī)學裝置、和/或電子裝置還包含藥學活性化合物。在一實施方案中，所述藥物和/或化妝品組合物以局部凝膠劑或乳膏劑、噴霧劑、粉末、或者片、貼劑或膜的形式提供，或者其中所述藥物和/或化妝品組合物以可注射溶液的形式提供。在一實施方案中，所述藥物和/或化妝品組合物還包含藥學可接受的載體。本發(fā)明的目的通過組配試劑盒解決，所述試劑盒包含具有本發(fā)明的疏水性肽和/或肽模擬物的第一容器以及具有水性溶液的第二容器。在一實施方案中，所述試劑盒還包含具有如本文定義的非極性頭部基團的疏水性肽和/或肽模擬物的第三容器。在一實施方案中，第二容器的水性溶液還包含藥學活性化合物。和/或其中具有疏水性肽和/或肽模擬物的第一和/或第三容器還包含藥學活性化合物。本發(fā)明的目的通過一種組織再生的體外或體內(nèi)方法解決，所述方法包括以下步驟：(a)提供本發(fā)明的水凝膠，(b)將所述水凝膠暴露于待形成再生組織的細胞，(c)允許所述細胞在所述水凝膠上生長。在一實施方案中，其中在步驟a)中，所述方法在體內(nèi)進行，在身體中意圖組織再生的位置提供所述水凝膠，其中所述步驟a)優(yōu)選通過在身體中意圖組織再生的位置注射所述水凝膠來進行。本發(fā)明的目的通過一種治療傷口和用于傷口愈合的方法解決，所述方法包括以下步驟：向傷口施用有效量的本發(fā)明的水凝膠或本發(fā)明的藥物組合物。本發(fā)明的目的通過生物成像裝置解決，所述生物成像裝置包含本發(fā)明的水凝膠用于體外和/或體內(nèi)用途，優(yōu)選用于口服施用，用于注射和/或用于局部施用。本發(fā)明的目的通過包含本發(fā)明的水凝膠的2D或3D細胞培養(yǎng)基底解決。本文中公開的肽、肽模擬物和擬肽適合作為生物制造中的墨水或(生物材料)構(gòu)件，包括生物打印、(生物)成型。如本文所用，“生物制造”指使用技術(shù)，如添加制造(即生物打印)和成型以從生物材料構(gòu)件(即本發(fā)明的肽和/或擬肽)產(chǎn)生2D和3D結(jié)構(gòu)或生物構(gòu)建體。在制造過程中，可以將生物活性部分和細胞以精確的方式合并。在“生物打印”的具體實例中，計算機輔助裝置用來利用逐層方法將生物材料構(gòu)件(墨水)精確放置為預定的、規(guī)定的3D幾何形狀。這些結(jié)構(gòu)的大小范圍為微觀尺度至較大的結(jié)構(gòu)。還可以同時或隨后準確放置添加劑如生長因子、細胞因子、維生素、礦物質(zhì)、寡核苷酸、小分子藥物和其他生物活性部分以及各種細胞類型。生物惰性組分可以用作支持物或填充物以產(chǎn)生開放的內(nèi)部空間來模仿生物組織。隨后可以將這類生物構(gòu)建體植入或用來研究細胞和/或生物材料之間的相互作用以及開發(fā)3D疾病模型。在“成型”的具體實例中，將生物材料構(gòu)件連同相關(guān)的生物活性部分和細胞放入特定形狀和尺寸的模板。(參見MaldaJ.,etal.EngineeringHydrogelsforBiofabrication.Adv.Mater.(2013)；MurphyS.V.,etal.EvaluationofHydrogelsforBio-printingApplications.J.ofBiomed.Mater.Res.(2012)).“生物打印”是組織工程學領(lǐng)域的部分，其使用細胞、工程學和材料方法的組合，以及合適的生物化學和物理化學因子以改進或代替生物功能。組織工程學用來修復或代替部分或整個組織(即，骨、軟骨、血管、膀胱、皮膚、肌肉等)。通常，所涉及的組織需要某些機械和結(jié)構(gòu)特性用于正常運行。如本文所用，術(shù)語“生物打印”還包括基于計算機驅(qū)動的天然存在的組織的紋理和結(jié)構(gòu)的模仿，通過單獨放置支架或墨水材料(本發(fā)明的肽/擬肽或其水凝膠)或者與細胞混合來制備組織類似物的過程。如本文所用，生物打印的“墨水”或“生物墨水”指順序放置以建造大分子支架的生物材料構(gòu)件。在一實施方案中，將C-端氨基酸進一步官能化。在一實施方案中，極性官能團可以用于選自以下的至少一種化合物的化學綴合或偶聯(lián)生物活性分子或部分，例如生長因子、細胞因子、脂質(zhì)、細胞受體配體、激素、前藥、藥物、維生素、抗原、抗體、抗體片段、寡核苷酸(包括但不限于DNA、信使RNA、短發(fā)夾RNA、小干擾RNA、微RNA、肽核酸、適配體)、糖類；標記、染料，例如成像造影劑；病原體，例如病毒、細菌和寄生蟲；微型和納米顆?；蛘咚鼈兊慕M合其中所述化學綴合可以在肽和/或擬肽的自組裝之前或之后進行。在一實施方案中，本發(fā)明的用途包括自組裝期間肽和/或擬肽的構(gòu)象變化，優(yōu)選從無規(guī)卷曲構(gòu)象至螺旋中間結(jié)構(gòu)(如α-螺旋原纖維)至最終β轉(zhuǎn)角或交叉β構(gòu)象的構(gòu)象變化，如進一步聚集和/或壓縮為納米纖維的原纖維(其組成網(wǎng)絡)，其中，優(yōu)選地，構(gòu)象變化取決于肽構(gòu)象、離子環(huán)境、pH和溫度。在一實施方案中，至少一種如本文定義的肽和/或擬肽形成水凝膠。如下文進一步詳細解釋的，通過肽和/或擬肽的自組裝形成水凝膠。在一實施方案中，如本文定義的不同肽和/或擬肽用來形成水凝膠。優(yōu)選地，不同的肽和/或擬肽指它們的氨基酸序列、C-端基團、綴合/偶聯(lián)化合物(如不同標記、生物活性分子等)或其組合不同的肽和/或擬肽。在一實施方案中，將至少一種如本文定義的肽和/或擬肽溶于水中，并且其中所得的溶液可以通過針和打印頭分配。在一實施方案中，本發(fā)明的用途包括組裝后將其他化合物綴合或偶聯(lián)至肽和/或擬肽，優(yōu)選至C-端基團，其中所述其他化合物可以選自：生物活性分子或部分，例如生長因子、細胞因子、脂質(zhì)、細胞受體配體、激素、前藥、藥物、維生素、抗原、抗體、抗體片段、寡核苷酸(包括但不限于DNA、信使RNA、短發(fā)夾RNA、小干擾RNA、微RNA、肽核酸、適配體)、糖類；標記、染料，例如成像造影劑；病原體，例如病毒、細菌和寄生蟲；微型和納米顆粒或者它們的組合。在一實施方案中，相對于所述水凝膠的總重量，肽和/或擬肽以0.1％-30％(w/w)，優(yōu)選0.1％-20％(w/w)，更優(yōu)選0.1％-10％(w/w)，更優(yōu)選0.1％-5％(w/w)，甚至更優(yōu)選0.1％-3％(w/w)的范圍中的濃度存在。在一實施方案中，本發(fā)明的用途包括在凝膠化之前或期間添加或混合細胞，其被水凝膠包裹，其中所述細胞可以為干細胞(間充質(zhì)、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)、轉(zhuǎn)分化祖細胞和分離自患者樣品的原代細胞(成纖維細胞、髓核)。優(yōu)選包括在凝膠化之前或期間添加其他化合物，其被水凝膠共包裹。在一實施方案中，本發(fā)明的用途包括將細胞添加至打印的水凝膠上，其中所述細胞可以為干細胞(成年、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)、轉(zhuǎn)分化祖細胞、以及原代細胞(分離自患者)和細胞系(如上皮、神經(jīng)元、造血和癌細胞)。在一實施方案中，本發(fā)明的用途包括(1)在凝膠化之前或期間添加或混合細胞，其被水凝膠包裹，以及(2)隨后包括將細胞添加至打印的水凝膠上，其中(1)和(2)所述的細胞相同或不同，并且可以為干細胞(成年、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)、轉(zhuǎn)分化祖細胞、以及原代細胞(分離自患者)和細胞系(如上皮、神經(jīng)元、造血和癌細胞)。在一實施方案中，本發(fā)明的用途包括將交聯(lián)劑添加至肽和/或擬肽，其中所述交聯(lián)劑優(yōu)選包括短接頭、線性和支化的聚合物、與生物活性分子或部分綴合的聚合物。本發(fā)明的目的通過一種制備水凝膠的方法解決，所述方法包括將至少一種如本文定義的肽和/或擬肽溶于水性溶液中，如水，或者溶于極性溶劑中，如乙醇。在一實施方案中，本發(fā)明的方法包括至少一種如本文定義的肽和/或擬肽的刺激響應性凝膠化，其中所述刺激或凝膠化條件選自pH、鹽濃度和/或溫度。在一實施方案中，作為極性頭部基團，所述至少一種肽和/或擬肽包含堿性氨基酸，如賴氨酸或賴氨酸-模擬分子，優(yōu)選酰胺化的堿性氨基酸，并且凝膠化在生理條件(如PBS或0.9％鹽水和PBS)和/或生理pH以上的pH，優(yōu)選pH7-10(如通過添加NaOH)下的鹽存在下進行。在一實施方案中，作為極性頭部基團，所述至少一種肽和/或擬肽包含酸性氨基酸，并且凝膠化在低于生理pH7的pH，優(yōu)選pH2-6下進行。在一實施方案中，使溶解的肽和/或擬肽進一步升溫或加熱，其中溫度在20℃-90℃，優(yōu)選約30℃-70℃，更優(yōu)選約37℃-70℃的范圍中。在一實施方案中，將所述至少一種肽和/或擬肽以0.01μg/ml-100mg/ml的濃度，優(yōu)選以1mg/ml-50mg/ml的濃度，更優(yōu)選以約1mg/ml-約20mg/ml的濃度溶解。本發(fā)明的目的通過一種制備連續(xù)纖維的方法解決，所述方法包括將至少一種如本文定義的肽和/或擬肽溶于水性溶液中，如水，以及通過針、打印頭、細小管材和/或微流體裝置將所得的溶液分配入緩沖溶液，如PBS。在一實施方案中，所述方法包括在凝膠化/自組裝之前或期間添加其他化合物，其被水凝膠包裹，其中所述其他化合物可以選自：生物活性分子或部分，例如生長因子、細胞因子、脂質(zhì)、細胞受體配體、激素、前藥、藥物、維生素、抗原、抗體、抗體片段、寡核苷酸(包括但不限于DNA、信使RNA、短發(fā)夾RNA、小干擾RNA、微RNA、肽核酸、適配體)、糖類；標記、染料，例如成像造影劑；病原體，例如病毒、細菌和寄生蟲；量子點、納米和微粒，或者它們的組合。在一實施方案中，所述方法包括在凝膠化/自組裝之前或期間添加或混合細胞，其被水凝膠包裹，其中所述細胞可以為干細胞(間充質(zhì)、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)、轉(zhuǎn)分化祖細胞和分離自患者樣品的原代細胞(成纖維細胞、髓核)。優(yōu)選包括在凝膠化(如本文定義的)之前或期間添加其他化合物，其被水凝膠共包裹。在一實施方案中，所述方法包括將細胞添加至打印的水凝膠上，其中所述細胞可以為干細胞(成年、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)、轉(zhuǎn)分化祖細胞、以及原代細胞(分離自患者)和細胞系(如上皮、神經(jīng)元、造血和癌細胞)。在一實施方案中，所述方法包括以下步驟：(1)在凝膠化之前或期間添加或混合細胞，其被水凝膠包裹，以及(2)隨后將細胞添加至打印的水凝膠上，其中(1)和(2)所述的細胞相同或不同，并且可以為干細胞(成年、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)、轉(zhuǎn)分化祖細胞、以及原代細胞(分離自患者)和細胞系(如上皮、神經(jīng)元、造血和癌細胞)。在一實施方案中，所述方法包括在凝膠化/自組裝之前、期間或之后將交聯(lián)劑添加至肽和/或擬肽，其中所述交聯(lián)劑優(yōu)選包括短接頭、線性和支化的聚合物、與生物活性分子或部分綴合的聚合物(如本文定義的)，其中，優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑在自組裝期間與肽和/或擬肽通過靜電相互作用。在一實施方案中，所述方法包括使用不同的肽和/或擬肽。優(yōu)選地，不同的肽和/或擬肽指它們的氨基酸序列、C-端基團、綴合/偶聯(lián)化合物(如不同標記、生物活性分子等)或其組合不同的肽和/或擬肽。本發(fā)明的目的這樣解決，使用通過本發(fā)明的方法(用于制備水凝膠和/或用于制備連續(xù)纖維)獲得的水凝膠用于底物介導的基因遞送，其中將寡核苷酸包裹于水凝膠中，并且將細胞共包裹或接種于所述水凝膠上。本發(fā)明的目的這樣解決，根據(jù)本發(fā)明的用途(肽和/或擬肽用于生物制造)或者使用通過本發(fā)明的方法(用于制備水凝膠和/或用于制備連續(xù)纖維)獲得的水凝膠，用于獲得2D迷你水凝膠陣列，優(yōu)選包括使用打印機、pintool和微接觸打印。優(yōu)選地，本發(fā)明的微陣列包含包裹不同生物分子、藥物、化合物、細胞等的水凝膠。在一實施方案中，所述用途包括將2D迷你水凝膠打印至傳導電流的電路或壓電表面上。本發(fā)明的目的這樣解決，根據(jù)本發(fā)明的用途(肽和/或肽模擬物用于生物制造)或者使用通過本發(fā)明的方法(用于制備水凝膠和/或用于制備連續(xù)纖維)獲得的水凝膠，作為可注射物或用于可注射療法，如用于治療退行性椎間盤疾病?？勺⑸湮飪?yōu)選為可注射支架或可注射植入物或可植入支架。由于它們的自組裝特性，本發(fā)明的刺激響應性超短肽是可注射支架的理想候選物。這類支架可以作為原位完成組裝的半粘性溶液注射。不規(guī)則形狀的缺陷可以完全填充，促進支架與天然組織整合。這些可注射制劑提供優(yōu)于制備納米纖維支架的離體技術(shù)如靜電紡絲的顯著優(yōu)勢，所述靜電紡絲必須手術(shù)植入。在原位凝膠化的過程中，調(diào)節(jié)凝膠化速度的能力使得臨床醫(yī)生能夠?qū)⑺z構(gòu)建體塑造成期望的形狀用于諸如皮膚填充劑的應用。此外，生物相容性和體內(nèi)穩(wěn)定性預示需要堅持幾個月的植入物前景良好。考慮到硬度和可調(diào)的機械特性，我們特別有興趣開發(fā)起到機械支持作用的可注射療法和可植入支架。本發(fā)明的目的這樣解決，根據(jù)本發(fā)明的用途(肽和/或擬肽用于生物制造)或者使用通過本發(fā)明的方法(用于制備水凝膠和/或用于制備連續(xù)纖維)獲得的水凝膠，包括生物打印如3D微滴打印和生物模塑(biomoulding)。在一實施方案中，所述用途用于獲得3D類器官結(jié)構(gòu)或3D大分子生物構(gòu)建體。類器官結(jié)構(gòu)是類似于器官的結(jié)構(gòu)。術(shù)語“3D類器官結(jié)構(gòu)”或“3D大分子生物構(gòu)建體”指樣品，其中以類似于天然組織的方式將各種細胞類型整合至包含各種生物化學線索的3D支架中。這些構(gòu)建體可以潛在地用作植入物、疾病模型和模型以研究細胞-細胞和細胞-基底相互作用。在一實施方案中，所述用途包括使用模型(如硅酮的)以使水凝膠成為3D模式。在一實施方案中，所述用途用于獲得多細胞構(gòu)建體，其包含不同的細胞類型，其優(yōu)選包含共包裹的其他化合物(如本文定義的)和/或交聯(lián)劑(如本文定義的)。在一實施方案中，所述用途用于獲得3D細胞構(gòu)建體或支架，其包含包裹的細胞以及放置或打印在打印/制造的支架表面上的細胞。在一實施方案中，所述用途用于-制備基于細胞的測定，優(yōu)選用于鑒定患者樣本，更優(yōu)選用于鑒定包含病原體(例如登革熱、瘧疾、諾如病毒)的患者樣本，其不感染已喪失它們的天然表型的原代細胞；-恢復感染的細胞以鑒定并擴大所關(guān)注的病原體，優(yōu)選用于闡明感染機制和/或使得能夠設(shè)計抑制病原體感染和/或復制的分子。本發(fā)明的目的通過一種獲得多細胞構(gòu)建體的方法解決，所述方法包括-通過本發(fā)明的方法(用于制備水凝膠和/或用于制備連續(xù)纖維)制備水凝膠，包括在凝膠化/自組裝之前或期間添加或混合不同細胞或細胞類型，其被水凝膠包裹，其中所述細胞可以為干細胞(間充質(zhì)、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)、轉(zhuǎn)分化祖細胞和分離自患者樣品的原代細胞(成纖維細胞、髓核)。優(yōu)選包括在凝膠化之前或期間添加其他化合物(如本文定義的)，其被水凝膠共包裹，任選包括在凝膠化/自組裝之前或期間將交聯(lián)劑(如本文定義的)添加至肽和/或擬肽，-獲得多細胞構(gòu)建體。本發(fā)明的目的通過一種獲得多細胞構(gòu)建體的方法解決，所述方法包括-通過本發(fā)明的方法(用于制備水凝膠和/或用于制備連續(xù)纖維)制備水凝膠，包括以下步驟：(1)在凝膠化之前或期間添加或混合細胞，其被水凝膠包裹，以及(2)隨后將細胞添加至打印的水凝膠上，其中(1)和(2)所述的細胞不同，并且可以為干細胞(成年、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)、轉(zhuǎn)分化祖細胞、以及原代細胞(分離自患者)和細胞系(如上皮、神經(jīng)元、造血和癌細胞)，優(yōu)選包括在凝膠化之前或期間添加其他化合物(如本文定義的)，其被水凝膠共包裹，任選包括在凝膠化/自組裝之前或期間將交聯(lián)劑(如本文定義的)添加至肽和/或肽模擬物，-獲得多細胞構(gòu)建體。在一實施方案中，所得的多細胞構(gòu)建體在模型(如硅酮的)中形成。本發(fā)明的目的通過根據(jù)用于獲得本發(fā)明的多細胞構(gòu)建體且如上文所述的方法獲得的多細胞構(gòu)建體解決，優(yōu)選包含微結(jié)構(gòu)域。本發(fā)明的目的這樣解決，使用通過本發(fā)明的方法(用于獲得3D生物構(gòu)建體)獲得的3D生物構(gòu)建體或者根據(jù)本發(fā)明的方法(用于獲得多細胞構(gòu)建體)獲得的多細胞構(gòu)建體，如：-類器官模型，用于篩選生物分子文庫，研究細胞行為、病原體的感染性和疾病發(fā)展，篩選感染的患者樣品，評價藥物效力和毒性，-組織工程化的植入物，用于再生醫(yī)學，和/或-體外疾病模型。在一實施方案中，所述用途用于-制備基于細胞的測定，優(yōu)選用于鑒定患者樣本，更優(yōu)選用于鑒定包含病原體(例如登革熱、瘧疾、諾如病毒)的患者樣本，其不感染已喪失它們的天然表型的原代細胞；-恢復感染的細胞以鑒定并擴大所關(guān)注的病原體，優(yōu)選用于闡明感染機制和/或使得能夠設(shè)計抑制病原體感染和/或復制的分子。附圖說明現(xiàn)在參考圖，其中：圖1.超短肽/肽模擬物自組裝為大分子納米纖維水凝膠。(A)這些兩親性肽具有特征基序，其中脂肪族氨基酸以從N-端降低疏水性來排列。自組裝期間，假設(shè)肽以反向平行方式關(guān)聯(lián)，產(chǎn)生通過圓二色性檢測的α-螺旋中間結(jié)構(gòu)。(B)隨著肽濃度增加，觀察到從無規(guī)卷曲(黑線)至α-螺旋中間體(紅線)至β-原纖維(藍線)的構(gòu)象變化。插圖更好地說明了后者的構(gòu)象。對六聚體和三聚體觀察到這個現(xiàn)象，雖然對于三聚體，至β-原纖維的轉(zhuǎn)變濃度更高。肽二聚體隨后堆為原纖維，所述原纖維聚集為納米纖維和片，其包裹水以形成水凝膠。(C)如利用場發(fā)射掃描顯微鏡術(shù)觀察的，納米纖維結(jié)構(gòu)類似于細胞基質(zhì)。纖維延伸至毫米范圍內(nèi)。六聚體的納米纖維容易壓縮成片，而對于三聚體更容易觀察到單獨的纖維。纖維形成多孔的互相連接的三維支架。圖2.證實刺激響應性凝膠化的肽/肽模擬物子類的實例。(參考具有與本發(fā)明相同提交時間的發(fā)明人的平行申請“自組裝的肽、肽模擬物和肽綴合物作為構(gòu)件用于生物制造和打印”)圖3.包含伯胺基團的酰胺化肽/肽模擬物的刺激響應性凝膠化。(參考具有與本發(fā)明相同提交時間的發(fā)明人的平行申請“自組裝的肽、肽模擬物和肽綴合物作為構(gòu)件用于生物制造和打印”)(A)在C-端具有賴氨酸作為極性殘基的超短肽的子類在鹽溶液中更容易形成水凝膠–最小凝膠化濃度顯著降低并且凝膠化動力學加速。Ac-LIVAGK-NH2在水中于20mg/mL形成水凝膠，在鹽水中于12mg/mL形成水凝膠，在PBS中于7.5mg/mL形成水凝膠，并且在10mMNaOH中于10mg/mL形成水凝膠。(B)如儲能模量(G’)所示，當溶于生理鹽水(NaCl)時，與水的1kPa相比，20mg/mLAc-LIVAGK-NH2水凝膠的剛度增加一個數(shù)量級至10kPa。在磷酸緩沖鹽水(PBS)中，G’增加至40kPa。硬度還隨著肽濃度增加。(C)添加氫氧化鈉(NaOH)使20mg/mLAc-LIVAGK-NH2水凝膠在水中的剛度從1kPa增加至80kPa。剛度隨NaOH濃度增加。(D)通過混合等體積的肽溶液(如10mg/mLAc-ILVAGK-NH2)和包含小分子的PBS可以獲得各種尺寸的水凝膠液滴陣列。還可以包裹生物活性部分；1μL液滴用綠色食品著色和488nm發(fā)射量子點，2μL液滴用紅色食品著色和綴合至二抗的568nm發(fā)射熒光團，并且5μL液滴用亞甲藍和DAPI。(E)通過27號針頭將5mg/mL肽溶液擠入濃鹽浴獲得水凝膠“面條”。圖4.可以將細胞包裹并固定于肽水凝膠內(nèi)用于各種應用如誘導分化和篩選測定。(A)包裹于2μL液滴的5mg/mL肽水凝膠內(nèi)的人間充質(zhì)干細胞。(Ai)25mm蓋玻片上的迷你水凝膠的照片。(Aii)利用單個迷你水凝膠的熒光顯微鏡術(shù)可見的包裹的細胞，其中將細胞用Phalliodin-FITC(將細胞骨架染為綠色)和Dapi(將核染為藍色)染色。(Aiii)如在10X放大倍數(shù)下于這個2D投影圖像中證實的，包裹的細胞采用細長的形態(tài)學。細胞位于不同焦平面上。(Aiv)較高放大倍數(shù)圖像(63X)顯示粘著斑(紅色)。(B)與(C)玻璃蓋玻片上培養(yǎng)的那些相比，水凝膠膜上培養(yǎng)的人間充質(zhì)干細胞也采用細長的形態(tài)學。圖5.寡核苷酸如DNA、mRNA、siRNA可以包裹于水凝膠中用于底物介導的基因遞送。隨后可以將細胞共包裹或接種于這些水凝膠上。(A)水凝膠保護寡核苷酸免于核酸酶降解。(B)水凝膠隨著時間緩慢釋放包裹的DNA。(C)在包裹GFPmRNA的水凝膠上培養(yǎng)的細胞于2天后表達所關(guān)注的蛋白(GFP)。圖6.用于各種應用的2D迷你水凝膠陣列?？梢岳矛F(xiàn)有技術(shù)如打印機、pintool和微接觸打印產(chǎn)生這類2D陣列。(A)所述陣列可以接受電或磁刺激，如電場或點刺激。還可以將迷你水凝膠打印至電路或壓電表面上以傳導電流。(B)可以包裹不同的小分子或寡核苷酸以產(chǎn)生生物化學成分。(C)可以將不同細胞包裹于不同迷你水凝膠中，并且用溶于塊狀介質(zhì)中的相同藥物/生物活性分子處理。或者，可以并入不同藥物或生物化學線索以改變包裹細胞的基因表達。圖7.通過添加包括短接頭、線性和支化聚合物在內(nèi)的交聯(lián)劑還可以進一步增強迷你水凝膠的穩(wěn)定性和機械特性。通過并入可以在自組裝期間與超短肽通過靜電相互作用的(A)線性和(B)支化聚合物來制備這類復合聚合物-肽水凝膠。所得的水凝膠具有較好的機械特性(由于交聯(lián)和增加的彈性)并且(C)提供并入生物活性功能的機會以調(diào)節(jié)免疫和生理應答。圖8.3D生物打印或成型技術(shù)以產(chǎn)生具有不同的、多功能微生態(tài)位的生物構(gòu)建體。還可以獲得多細胞構(gòu)建體，因為水凝膠可以空間限制不同細胞類型。圖9.一類新的自組裝為水凝膠的疏水性肽。(A)這些輸水性肽具有特征基序，其中脂肪族氨基酸以從N-端降低疏水性來排列，如Ac-ILVAG示例的。(B)包含在C-端具有羧酸作為極性官能團的肽Ac-ILVAG(5mg/mL)的水凝膠。圖10.疏水性肽的C-端官能化。(A)可以將驅(qū)動自組裝的特征肽基序偶聯(lián)至其他官能團、接頭和小分子以獲得自組裝的綴合物。(B)Ac-ILVAG-生物素的FESEM圖像顯示其納米纖維結(jié)構(gòu)，證實在C-端官能化不破壞納米纖維結(jié)構(gòu)。發(fā)明詳述進一步的定義除非另有定義，本文所用的所有技術(shù)和科學術(shù)語均具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的相同的含義。盡管與本文所述的方法和材料相似或等價的任何方法和材料可以用于本發(fā)明的實施或測試，但是描述了優(yōu)選的方法和材料。術(shù)語“擬肽”和“肽模擬物”在本文中可交換使用，并且指設(shè)計為模仿肽的分子。擬肽或肽模擬物可以產(chǎn)生自現(xiàn)有肽的修飾，或者通過設(shè)計模仿肽的相似系統(tǒng)產(chǎn)生。這些修飾包括改變?yōu)椴粫烊淮嬖诘碾?如改變的骨架和/或摻入非天然氨基酸)。見上文。術(shù)語“氨基酸”包括其中羧酸基團被酯(包括原酸酯)、甲硅烷基酯、酰胺、酰肼、噁唑、1,3-噁唑啉或5-氧代-1,3,-噁唑烷形式的保護基團屏蔽的化合物。術(shù)語“氨基酸”還包括其中-NH2或-NHR1(上文)形式的氨基被保護基團屏蔽的化合物。合適的氨基保護基團包括但不限于氨基甲酸酯、酰胺、氨磺酰、亞胺、酰亞胺、組氨酸、N-2,5,-二甲基吡咯、N-1,1,4,4-四甲基二甲硅烷基氮雜環(huán)戊烷加合物、N-1,1,3,3-四甲基-1,3-disilisoindoline、N-二苯基甲硅烷基二乙烯、1,3,5-二噁嗪、N-[2-(三甲基甲硅烷基)乙氧基]甲基胺、N-(5,5-二甲基-3-氧代-1-環(huán)乙烯基)胺、N-4,4,4-三氟-3-氧代-1-丁烯基胺、N-9-borabicyclononane和硝胺。還可以存在屏蔽氨基和羧酸基團的保護基團，例如2,2-二甲基-4-烷基-2-sila-5-氧代-1,3-噁唑烷形式。氨基酸的α碳原子通常進一步攜帶氫原子。連接至α碳原子的所謂的“側(cè)鏈”(其事實上繼續(xù)羧酸的主鏈)是可以為線性或支化的脂肪族部分。術(shù)語“側(cè)鏈”指肽(上文)中存在氨基酸，其中通過偶聯(lián)許多氨基酸形成骨架。結(jié)合至這樣的肽中包括的氨基酸的α碳原子的脂肪族部分則定義相對于骨架的側(cè)鏈。如上文解釋的，相同的應用于結(jié)合至氨基酸的氨基的脂肪族部分，其同樣地定義相對于擬肽骨架的側(cè)鏈。除非另有說明，術(shù)語“脂肪族”表示直鏈或支化的烴鏈，其可以是飽和或者單或多不飽和的，并且包括雜原子。如本文所用，術(shù)語“雜原子”表示除碳或氫以外的任何元素的原子。不飽和的脂肪族基團包含一個或多個雙鍵和/或三鍵(烯基或炔基部分)。烴鏈的分支可以包括線性鏈以及非芳香環(huán)元素。除非另有說明，烴鏈可以是任何長度，并且包括任何數(shù)量的分支。通常，烴(主)鏈包括1至5、至10、至15或至20個碳原子。烯基的實例是包含一個或多個雙鍵的直鏈或支化的烴自由基。烯基一般包含約2-約20個碳原子以及一個或多個如兩個雙鍵，例如約2-約10個碳原子，以及一個雙鍵。炔基通常包含約2-約20個碳原子以及一個或多個如兩個三鍵，優(yōu)選例如2-10個碳原子，以及一個三鍵。炔基的實例是包含一個或多個三鍵的直鏈或支化的烴自由基。烷基的實例為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、這些自由基的n異構(gòu)體、異丙基、異丁基、異戊基、仲丁基、叔丁基、新戊基、3,3二甲基丁基。主鏈以及分支均可以另外包含雜原子如N、O、S、Se或Si，或者碳原子可以被這些雜原子代替。脂肪族部分可以是用一個或多個官能團取代或未被取代的。取代基可以是任何官能團，例如但不限于氨基、酰氨基、疊氮基、羰基、羧基、酮、氰基、異氰基、二噻烷、鹵素、羥基、硝基、有機金屬、有機硼、硒基、甲硅烷基、silano、磺?；?、硫代、硫氰基、三氟甲基磺酰基、對甲苯磺酰基、溴苯磺?；?、硝基苯磺?；图谆酋；?。從上文應當顯而易見，本文所述肽/擬肽中的氨基酸的側(cè)鏈長度可以為0至約5、至約10、至約15或至約20個碳原子。其可以是支化的，并且包括不飽和的碳-碳鍵。在一些實施方案中，肽或擬肽中包括一個或多個天然氨基酸。這樣的天然氨基酸可以是天然存在的蛋白的20個構(gòu)件之一。在肽或擬肽中，包括本文公開的肽/擬肽，將單獨的氨基酸通過第一氨基酸的羧酸基團和第二氨基酸的氨基之間的酰胺鍵共價偶聯(lián)。術(shù)語疏水性指在非極性流體中可溶的化合物。肽和/或擬肽的疏水特性是由于在相同的肽和/或擬肽內(nèi)存在非極性部分。除了疏水性肽序列部分，還包括C-端-COOH部分，其可以以游離的、未受保護的形式或受保護的形式出現(xiàn)。肽或擬肽的非極性部分包括不攜帶官能團的烴鏈。非極性部分包括氨基酸，一般至少兩個氨基酸，其具有不攜帶官能團的烴鏈。偶聯(lián)至氨基酸的α-碳原子(上文)的各側(cè)鏈可以具有主鏈，所述主鏈包括0-約20或1-約20，包括0-約15、1-約15、0-約10、1-約10、1-約5或0-約5個碳原子。因此非極性部分可以包括沒有側(cè)鏈的氨基酸，即甘氨酸。肽和/或擬肽側(cè)鏈可以是支化的(上文)，并且包括一個或多個雙鍵或三鍵(上文)。肽和/或擬肽側(cè)鏈的實例包括但不限于甲基、乙基、丙基、異丙基、丙烯基、propinyl、丁基、丁烯基、仲丁基、叔丁基、異丁基、戊基、新戊基、異戊基、戊烯基、己基、3,3二甲基丁基、庚基、辛基、壬基或癸基。作為一些說明性實例，非極性部分可以包括氨基酸丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、正亮氨酸、正纈氨酸、2-(甲基氨基)-異丁酸、2-氨基-5-己炔酸。這樣的氨基酸可以以任何期望的構(gòu)型存在。連接至非極性部分的還可以是肽/擬肽的C-端或N-端。通常在這樣的情況下C-端或N-端被保護基團屏蔽(上文)。在一些實施方案中，非極性部分包括以減小或增大大小排列的氨基酸序列。因此，非極性部分的一部分氨基酸可以以減小或增大大小的一般序列排列。相對于從N-端至C-端或從C-端至N-端的方向，這個一般序列因此可以采用減小大小。術(shù)語減小或增大大小的“一般序列”表示包括實施方案，其中相鄰氨基酸具有大約相同的大小，只要大小一般減小或增大。在減小大小的一般序列內(nèi)，非極性部分的相鄰氨基酸的大小因此在減小大小的一般序列的方向下相同或較小。在一些實施方案中，減小或增加大小的一般序列是非重復序列。作為說明性實例，當氨基酸的各部分是5個氨基酸的序列時，第一個氨基酸可以具有3,4-二甲基-己基側(cè)鏈。第二個氨基酸可以具有新戊基側(cè)鏈。第三個氨基酸可以具有戊基側(cè)鏈。第四個氨基酸可以具有丁基側(cè)鏈。第五個氨基酸可以是甘氨酸，即沒有側(cè)鏈。雖然新戊基和戊基側(cè)鏈具有相同大小，但是這樣的非極性肽部分的一般序列的大小減小。作為極性部分中減小大小的一般序列的另一說明性實例，各非極性部分可以是3個氨基酸的序列。第一個氨基酸可以具有正壬基側(cè)鏈。第二個氨基酸可以具有3-乙基-2-甲基-戊基側(cè)鏈。第三個氨基酸可以具有叔丁基側(cè)鏈。作為非極性部分中減小大小的一般序列的另一說明性實例，非極性部分可以是9個氨基酸的序列。第一個氨基酸可以具有4-丙基-壬基側(cè)鏈。第二個氨基酸可以具有正十二烷基側(cè)鏈。第三個氨基酸可以具有6,6-二乙基-3-辛烯基側(cè)鏈。正十二烷基側(cè)鏈和6,6-二乙基-3-辛烯基側(cè)鏈均具有12個碳原子，因此也具有可比的大小。然而，6,6-二乙基-3-辛烯基包括不飽和的碳-碳鍵，因此具有比十二烷基略小的大小。第四個氨基酸可以具有2-甲基-壬基側(cè)鏈。第五個氨基酸可以具有3-丙基-己基側(cè)鏈。第六個氨基酸可以具有正己基側(cè)鏈。第七個氨基酸可以具有2-丁炔基側(cè)鏈。第八個氨基酸可以具有異丙基側(cè)鏈。第九個氨基酸可以具有甲基側(cè)鏈。當以減小(或增加)大小的一般序列排列的非極性部分的一部分氨基酸僅包含天然存在的氨基酸(無論D-或L-形式)時，其可以例如具有5個氨基酸的長度，如序列亮氨酸-異亮氨酸-纈氨酸-丙氨酸-甘氨酸或異亮氨酸-亮氨酸-纈氨酸-丙氨酸-甘氨酸。僅天然氨基酸的減小大小的一般序列還可以具有4個氨基酸的長度。說明性實例包括序列異亮氨酸-亮氨酸-纈氨酸-丙氨酸、亮氨酸-異亮氨酸-纈氨酸-丙氨酸、異亮氨酸-纈氨酸-丙氨酸-甘氨酸、亮氨酸-纈氨酸-丙氨酸-甘氨酸、亮氨酸-異亮氨酸-丙氨酸-甘氨酸、亮氨酸-異亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸、異亮氨酸-亮氨酸-丙氨酸-甘氨酸或異亮氨酸-亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸。僅天然氨基酸的減小大小的一般序列還可以具有3個氨基酸的長度。說明性實例包括序列異亮氨酸-纈氨酸-丙氨酸、亮氨酸-纈氨酸-丙氨酸、異亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸、亮氨酸-纈氨酸-甘氨酸、亮氨酸-丙氨酸-甘氨酸、異亮氨酸-丙氨酸-甘氨酸或異亮氨酸-亮氨酸-丙氨酸。僅天然氨基酸的減小大小的一般序列還可以具有2個氨基酸的長度。說明性實例包括序列異亮氨酸-纈氨酸、亮氨酸-纈氨酸、異亮氨酸-丙氨酸、亮氨酸-丙氨酸、亮氨酸-甘氨酸、異亮氨酸-甘氨酸、纈氨酸-丙氨酸、纈氨酸-甘氨酸或丙氨酸-甘氨酸。在一些實施方案中，上文定義的減小大小的一般序列的減小大小的方向是朝向疏水性線性序列的C-端的方向。因此，在這樣的實施方案中，非極性部分的這個部分內(nèi)的相鄰氨基酸的大小因此在C-端的方向相同或較小。因此，作為這樣的實施方案中的一般趨勢，在減小大小的各一般序列中，越接近兩親性線性序列的極性部分，肽和/或擬肽側(cè)鏈的總體大小越小。在一些實施方案中，疏水性線性肽和/或擬肽或者疏水性線性序列的整個非極性部分各自由減小(或增大)大小的一般序列組成。在這樣的實施方案中，減小(或增大)大小的一般序列可以具有n-m個氨基酸的長度(參見上文)。在一些實施方案中，減小或增大大小的一般序列的側(cè)面為肽/擬肽的其他非極性側(cè)鏈。在一實施方案中，減小(或增大)大小的一般序列具有n-m-1個氨基酸的長度。在這個實施方案中，肽/擬肽中包括另一氨基酸，提供非極性肽/擬肽側(cè)鏈。這個氨基酸可以位于減小(或增大)大小的一般序列和C-端之間，C-端可以位于這個額外的非極性氨基酸和減小(或增大)大小的一般序列之間，或者減小(或增大)大小的一般序列可以位于C-端和這個額外的非極性氨基酸之間。通常減小(或增大)大小的一般序列位于C-端和這個額外的非極性氨基酸之間。額外的非極性氨基酸可以例如定義肽/擬肽的N-端，其可以被保護基團如酰胺(例如丙?；?propionicacyl)或乙?；?屏蔽。與如上文定義的減小(或增大)大小的一般序列一起，其可以定義肽/擬肽的非極性部分。極性氨基酸可以定義肽/擬肽的C-端。在這個實例中，因此減小(或增大)大小的一般序列的一側(cè)為極性氨基酸，而另一側(cè)為額外的非極性氨基酸。在一實施方案中，其中實施方案中減小(或增大)大小的一般序列具有n-m-1個氨基酸的長度，n-m個氨基酸的非極性部分的剩余非極性氨基酸是丙氨酸和甘氨酸之一。如上文解釋的，在一些實施方案中，線性序列的極性部分可以通過兩個或三個連續(xù)氨基酸定義。極性部分包括m個脂肪族氨基酸。m個脂肪族氨基酸中的每個獨立地選擇，并且攜帶獨立選擇的極性基團。符號m代表選自1、2和3的整數(shù)。至少基本上非極性部分(上文)因此具有n-m，即n-1、n-2或n-3個氨基酸。在一些實施方案中，n等于或大于m+2。在這樣的實施方案中，m因此可以代表n-2或更小的數(shù)字。在一實施方案中，其中線性肽和/或擬肽的整個非極性部分由減小(或增大)大小的一般序列(上文)組成，這個非極性部分因此可以具有n-2或n-3個氨基酸的長度。在一實施方案中，其中除了減小(或增大)大小的非極性部分，線性肽和/或擬肽具有另一非極性側(cè)鏈，這個額外的非極性側(cè)鏈可以包括在這樣的氨基酸中，所述氨基酸直接連接至減小(或增大)大小的一般序列的氨基酸。因此非極性部分可以通過減小(或增大)大小的非極性部分以及具有非極性側(cè)鏈的各另外的氨基酸定義。在一個這樣的實施方案中，其中m＝1，非極性部分因此可以具有n-2個氨基酸的長度，其中減小(或增大)大小的非極性部分具有n-3個氨基酸的長度。減小(或增大)大小的一般序列可以位于兩個極性氨基酸和這個額外的非極性氨基酸之間，或者額外的非極性氨基酸可以位于減小(或增大)大小的一般序列和兩個極性氨基酸之間。通常減小(或增大)大小的一般序列位于兩個極性氨基酸和這個額外的非極性氨基酸之間。如上文提到的，兩個極性氨基酸之一可以定義肽/擬肽的C-端。在這個實例中，因此減小(或增大)大小的一般序列的一側(cè)可以為兩個連續(xù)的極性氨基酸，而另一側(cè)可以為額外的非極性氨基酸。同樣，在一些實施方案中，其中m＝1，兩個連續(xù)的極性氨基酸還可以位于減小(或增大)大小的一般序列和額外的非極性氨基酸之間，在這種情況下非極性部分具有n-3個氨基酸長度的第一部分以及一個氨基酸的另一部分。如上文定義的疏水性線性序列(包括疏水性線性肽和/或擬肽)之間的靜電力、氫鍵和范德華力導致這些疏水性線性序列互相偶聯(lián)。不受理論束縛，從而交聯(lián)作用發(fā)生，其允許形成水凝膠。在這方面，發(fā)明人已觀察到基于螺旋結(jié)構(gòu)的纖維的形成。由本文公開的疏水性肽和/或擬肽的疏水性線性序列形成的纖維通常表現(xiàn)出高機械強度，這使得它們特別可用于組織再生應用，例如損傷組織的替換。已觀察到本文公開的疏水性肽和/或擬肽一般組裝為類似于膠原纖維的纖維結(jié)構(gòu)。動物和人體中軟組織的組分膠原是提供組織的大部分抗張強度的纖維蛋白。已發(fā)現(xiàn)本文公開的疏水性肽和/或擬肽纖維的機械強度通常比膠原的水解形式明膠的膠原高很多(參見例如圖)。因此本文公開的疏水性肽和/或擬肽可以包括于水凝膠中，所述水凝膠用作損傷或疾病組織的永久性或臨時性假體置換。已發(fā)現(xiàn)可以代表整個疏水性肽/擬肽(上文)的肽/擬肽的疏水性線性序列在生理條件下表現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性，甚至在升高的溫度下亦是如此。在一些實施方案中，其在環(huán)境溫度下于生理條件下在水性溶液中穩(wěn)定1天-1個月或更多的時間。在一些實施方案中，其可以在90℃下于生理條件下在水性溶液中穩(wěn)定至少1小時，至少2小時，至少3小時，至少4小時或至少5小時。包括疏水性線性肽和/或擬肽的疏水性肽和/或擬肽的疏水性線性序列能夠在生理條件下于水性溶液中提供自組裝α-螺旋纖維。L-或D-形式的肽/擬肽(通常3-7-聚體)可以自組裝為超分子螺旋纖維，其組織為模仿生物物質(zhì)如膠原的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。以前在X-射線晶體學中已觀察到長度為3-6個氨基酸的具有包含重復丙氨酸的序列和乙?；腃-端的肽采用螺旋構(gòu)象(Hatakeyama,Y,etal,Angew.Chem.Int.Ed.(2009)8695-8698)。利用具有疏水性序列的肽Ac-LD6(L)，例如在0.1mg/ml下已觀察到聚集體的形成。隨著肽濃度增加至1mg/ml，發(fā)現(xiàn)肽單體對齊以形成纖維結(jié)構(gòu)。因為在低于2mM的濃度下于生理條件下發(fā)生纖維的形成，肽/擬肽非常適合作為可注射水凝膠材料，其可以在生理條件下形成水凝膠。本文還公開如上文定義的疏水性線性肽和/或擬肽用于組織工程學以及組織工程學方法，所述方法涉及施用，包括注射各疏水性線性肽和/或擬肽。水凝膠通常特征在于卓越的剛度，并且一般是生物相容和無毒的。根據(jù)所選的肽/擬肽序列，這些水凝膠可以表現(xiàn)出熱敏性或觸變性特征。依賴于肽/擬肽組裝條件，纖維的厚度和長度不同。一般獲得剛性水凝膠，其非常適合用于培養(yǎng)各種原代人細胞，提供可以用于各種組織的修復和替換的肽/擬肽支架。還公開了一種制備這些水凝膠的方法。描述了這些水凝膠在應用如細胞培養(yǎng)、組織工程學、整形手術(shù)、藥物遞送、口服應用、化妝品、包裝等中的示例性使用，以及用于技術(shù)應用，例如用于可能包括太陽能或燃料電池的電子裝置。作為肽/擬肽的兩親性疏水性線性序列，水凝膠在生理條件下表現(xiàn)出高穩(wěn)定性，甚至在升高的溫度下亦是如此。在一些實施方案中，這樣的水凝膠在環(huán)境溫度下于水性溶液中穩(wěn)定至少7天，至少14天，至少一個月或更多的時間，如至少1-約6個月的時間。在一些實施方案中，將本文公開的水凝膠偶聯(lián)至分子或顆粒，包括量子點，其具有特征性光譜或熒光特性，如標記，包括熒光染料。各分子可以例如允許監(jiān)測水凝膠的命運、位置和/或完整性。在一些實施方案中，將本文公開的水凝膠偶聯(lián)至對所選靶分子具有結(jié)合親和性的分子，如微生物、病毒顆粒、肽、擬肽、蛋白、核酸、肽、寡糖、多糖、無機分子、合成聚合物、小有機分子或藥物。如本文所用，術(shù)語“核酸分子”指任何可能構(gòu)型的任何核酸，如單鏈、雙鏈或其組合。核酸包括例如DNA分子(例如，cDNA或基因組DNA)、RNA分子(例如，mRNA)、利用核苷酸類似物或利用核酸化學產(chǎn)生的DNA或RNA的類似物、鎖核酸分子(LNA)以及蛋白核酸分子(PNA)。DNA或RNA可以是基因組或合成來源的，并且可以是單鏈或雙鏈的。在本發(fā)明的實施方案的本方法中，通常但不是必需的，會使用RNA或DNA分子。這樣的核酸可以是例如mRNA、cRNA、合成RNA、基因組DNA、cDNA合成的DNA、DNA和RNA的共聚物、寡核苷酸等。此外各核酸可以包含非天然核苷酸類似物和/或連接至親和標簽或標記。在一些實施方案中，可以分離、富集或純化核酸分子。核酸分子可以例如通過cDNA克隆或消減雜交分離自天然來源。天然來源可以為哺乳動物，如人、血液、精液或組織。核酸還可以是合成的，例如通過三酯法或通過使用自動化DNA合成儀。許多核苷酸類似物是已知的，并且可以用于本發(fā)明的示例性實施方案的方法中使用的核酸和寡核苷酸。核苷酸類似物是在例如堿基、糖或磷酸部分包含修飾的核苷酸。在堿基部分的修飾包括A、C、G和T/U的天然和合成修飾，不同的嘌呤或嘧啶堿基，如尿嘧啶-5-基、次黃嘌呤-9-基和2-氨基腺嘌呤-9-基，以及非嘌呤或非嘧啶核苷酸堿基。其他核苷酸類似物用作通用堿基。通用堿基包括3-硝基吡咯和5-硝基吲哚。通用堿基能夠與任何其他堿基形成堿基對。堿基修飾常常可以與例如糖修飾組合，例如2'-O-甲氧基乙基，例如以便獲得獨特的特性如增加的雙鏈穩(wěn)定性。肽可以是合成來源的，或者通過本領(lǐng)域公知的方法分離自天然來源。天然來源可以為哺乳動物，如人、血液、精液或組織。包括多肽在內(nèi)的肽可以例如利用自動化多肽合成儀合成。多肽的說明性實例為抗體、其片段以及具有抗體樣功能的蛋白質(zhì)結(jié)合分子。(重組)抗體片段的實例為Fab片段、Fv片段、單鏈Fv片段(scFv)、雙抗體、三鏈抗體(Iliades,P.,etal.,FEBSLett(1997)409,437-441)、decabodies(Stone,E.,etal.,JournalofImmunologicalMethods(2007)318,88–94)和其他結(jié)構(gòu)域抗體(Holt,L.J.,etal.,TrendsBiotechnol.(2003),21,11,484-490)。具有抗體樣功能的蛋白質(zhì)結(jié)合分子的實例是基于脂質(zhì)運載蛋白家族多肽的突變蛋白(WO03/029462,Besteetal.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.(1999)96,1898-1903)。脂質(zhì)運載蛋白如膽素(bilin)結(jié)合蛋白、人嗜中性粒細胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白、人載脂蛋白D或glycodelin具有可以修飾的天然配體結(jié)合位點，從而它們結(jié)合至所選的已知為半抗原的小蛋白區(qū)。其他蛋白質(zhì)結(jié)合分子的實例是所謂的glubodies(參見例如國際專利申請WO96/23879)，基于錨蛋白支架(Mosavi,L.K.,etal.,ProteinScience(2004)13,6,1435-1448)或晶體支架(例如國際專利申請WO01/04144)的蛋白，所述蛋白描述于Skerra,J.Mol.Recognit.(2000)13,167-187，AdNectins，四連接素和avimer。Avimer包含所謂的A-結(jié)構(gòu)域，其作為幾個細胞表面受體中多結(jié)構(gòu)域的串出現(xiàn)(Silverman,J.,etal.,NatureBiotechnology(2005)23,1556-1561)。源自人纖連蛋白的結(jié)構(gòu)域的Adnectin包含3個環(huán)，可以將其工程化用于免疫球蛋白樣結(jié)合至靶標(Gill,D.S.&Damle,N.K.,CurrentOpinioninBiotechnology(2006)17,653-658)。源自各自的人同源三聚體蛋白的四連接素同樣在C-型凝集素結(jié)構(gòu)域中包含環(huán)區(qū)，可以將其工程化用于期望的結(jié)合(同上)。當期望時，可以使用改性劑，其進一步增加各部分對靶物質(zhì)的任何或某種形式、類別等的親和性。具有抗體樣功能的核酸分子的實例為適配體。適配體折疊為定義的三維基序，并且表現(xiàn)出對給定靶結(jié)構(gòu)的高親和性。利用本領(lǐng)域的標準技術(shù)如固相合成，因此可以形成對某個靶標具有親和性的適配體并固定在本發(fā)明的實施方案的中空顆粒上。作為另一說明性實例，連接部分如親和標簽可以用來固定各分子。這樣的連接部分可以是分子，例如包括氮-、磷-、硫-、碳-、鹵素-或擬鹵素基團的基于烴的(包括聚合的)分子，或者其部分。作為說明性實例，水凝膠中包括的肽/擬肽可以包括官能團，例如在肽/擬肽的側(cè)鏈上，其允許生物分子的共價連接，例如分子如蛋白、核酸分子、多糖或它們的任何組合。各官能團可以以屏蔽形式提供，受到可以在期望條件下釋放的保護基團保護。各官能團的實例包括但不限于氨基、醛基、硫醇基、羧基、酯、酐、磺酸鹽、磺酸酯、酰亞胺酯,、甲硅烷基鹵化物、環(huán)氧化物、氮雜環(huán)丙烷、亞磷酰胺和重氮烷。親和標簽的實例包括但不限于生物素、二硝基苯酚或地高辛、寡組氨酸、多組氨酸、免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域、麥芽糖-結(jié)合蛋白、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)、鈣調(diào)蛋白結(jié)合肽(CBP)、FLAG’-肽、T7表位(Ala-Ser-Met-Thr-Gly-Gly-Gln-Gln-Met-Gly)、麥芽糖結(jié)合蛋白(MBP)、單純皰疹病毒糖蛋白D的序列Gln-Pro-Glu-Leu-Ala-Pro-Glu-Asp-Pro-Glu-Asp的HSV表位、序列Tyr-Pro-Tyr-Asp-Val-Pro-Asp-Tyr-Ala的血凝素(HA)表位、序列Glu-Gln-Lys-Leu-Ile-Ser-Glu-Glu-Asp-Leu的轉(zhuǎn)錄因子c-myc的“myc”表位、或者寡核苷酸標簽。這樣的寡核苷酸標簽可以例如用來雜交至具有互補序列的固定寡核苷酸。連接部分的另一實例是抗體、其片段或者具有抗體樣功能的蛋白質(zhì)結(jié)合分子(還參見上文)。連接部分的另一實例是葫蘆脲或者能夠與葫蘆脲形成復合物的部分。葫蘆脲為大環(huán)化合物，其包括甘脲單元，通常自組裝自酸催化的甘脲和甲醛的縮合反應。包括n個甘脲單元的葫蘆[n]脲(CB[n])通常具有兩個具有極性脲基羰基的門戶。通過這些脲基羰基基團，葫蘆脲可以結(jié)合所關(guān)注的離子和分子。作為說明性實例，葫蘆[7]脲(CB[7])可以與ferrocenemethylammonium或adamantylammonium離子形成強復合物。葫蘆[7]脲或例如ferrocenemethylammonium可以連接至生物分子，而剩余的結(jié)合配對物(例如分別為ferrocenemethylammonium或葫蘆[7]脲)可以結(jié)合至所選表面。然后使生物分子與表面接觸會導致生物分子的固定。例如已顯示通過烷基硫醇(alkanethiolate)結(jié)合至金表面的官能化的CB[7]單元引起攜帶ferrocenemethylammonium單元的蛋白的固定(Hwang,I.,etal.,J.Am.Chem.Soc.(2007)129,4170-4171)。連接部分的其他實例包括但不限于寡糖、寡肽、生物素、二硝基苯酚、地高辛和金屬螯合物(還參見下文)。作為說明性實例，在靶分子為金屬離子的情況下可以使用各金屬螯合劑，如乙二胺、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇四乙酸(EGTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、N,N-雙(羧基甲基)甘氨酸(也稱作氨三乙酸，NTA)、1,2-雙(o-氨基苯氧基)乙烷-N,N,N',N'-四乙酸(BAPTA)、2,3-二巰基-1-丙醇(二巰基丙醇)、卟吩或血紅素。作為實例，EDTA與大多數(shù)單價、二價、三價和四價金屬離子形成復合物，例如銀(Ag+)、鈣(Ca2+)、錳(Mn2+)、銅(Cu2+)、鐵(Fe2+)、鈷(Co3+)和鋯(Zr4+)，而BAPTA是Ca2+特異性的。在一些實施方案中，復合物中的各金屬螯合劑與各金屬離子或多個金屬離子定義連接部分。這樣的復合物是例如定義序列的肽的受體分子，其還可以包括在蛋白中。作為說明性實例，本領(lǐng)域中使用的標準方法是寡組氨酸標簽以及銅(Cu2+)、鎳(Ni2+)、鈷(Co2+)或鋅(Zn2+)離子之間復合物的形成，其通過螯合劑氨三乙酸(NTA)產(chǎn)生?？股锼氐鞍谆蜴溍箍股锼氐鞍卓梢岳缬脕砉潭ㄉ锼鼗暮怂?，或者可以采用包含生物素的單層金(Shumaker-Parry,J.S.,etal.,Anal.Chem.(2004)76,918)。作為另一說明性實例，可以將生物分子局部沉積，例如通過掃描電化學顯微鏡術(shù)，例如通過吡咯-寡核苷酸模式(例如Fortin,E.,etal.,Electroanalysis(2005)17,495)。在其他實施方案中，特別是當生物分子是核酸時，生物分子可以在固定單元的表面上直接合成，例如利用光激活和失活。作為說明性實例，在所選表面區(qū)域上合成核酸或寡核苷酸(所謂的“固相”合成)可以利用電極利用電化學反應進行。如Egeland&Southern(NucleicAcidsResearch(2005)33,14,e125)描述的電化學解鎖步驟可以例如用于這個目的。合適的電化學合成還已公開于美國專利申請US2006/0275927。在一些實施方案中，可以進行光引導的生物分子(特別是核酸分子)合成，包括UV-連接或光依賴性5’-脫保護。對所選靶分子具有結(jié)合親和性的分子可以通過任何方式固定在納米晶體上。作為說明性實例，包括各部分在內(nèi)的寡肽或多肽可以例如通過利用ω官能化硫醇通過硫-醚-鍵共價連接至納米晶體的表面。能夠?qū)⒈景l(fā)明的實施方案的納米晶體連接至具有所選結(jié)合親和性的分子的任何合適的分子可以用來將其固定在納米晶體上?？梢允褂美?雙功能)連接劑如乙基-3-二甲基氨基碳二亞胺、N-(3-氨基丙基)3-巰基-苯甲酰胺、3-氨基丙基-三甲氧基硅烷、3-巰基丙基-三甲氧基硅烷、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-馬來酰亞胺或3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-酰肼。在與連接劑反應之前，可以例如通過用冰巰基乙酸處理來修飾納米晶體的表面，以便產(chǎn)生游離的巰基乙酸基團，然后其可以用于通過連接劑與分析物結(jié)合配對物共價偶聯(lián)。本發(fā)明的實施方案還包括水凝膠，其可以用作水膨脹性水不溶性聚合材料。水凝膠包括(包括包含和由以下組成)如上文定義的肽和/或擬肽。因為水凝膠維持三維結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的實施方案的水凝膠可以用于各種應用。因為水凝膠具有高水含量且包括氨基酸，其通常具有良好的生物相容性。本發(fā)明的實施方案的水凝膠通過自組裝形成。發(fā)明人已觀察到肽/擬肽組裝為纖維，所述纖維形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。不受理論束縛，考慮肽/擬肽的非極性部分之間的疏水性相互作用輔助這樣的自組裝過程。形成水凝膠的方法包括將肽/擬肽溶于水性溶液中。搖動(包括混合如攪拌)和/或超聲處理可以用來促進溶解肽/擬肽。在一些實施方案中，將其中具有肽/擬肽的水性溶液暴露于低于環(huán)境溫度的溫度，如選自約2℃-約15℃的溫度。在一些實施方案中，將其中具有肽/擬肽的水性溶液暴露于升高的溫度，即環(huán)境溫度以上的溫度。通常允許水性溶液達到其暴露的溫度。水性溶液可以例如暴露于約25℃-約85℃或更高的溫度，如約25℃-約75℃、約25℃-約70℃、約30℃-約70℃、約35℃-約70℃、約25℃-約60℃、約30℃-約60℃、約25℃-約50℃、約30℃-約50℃或約40℃-約65℃，例如約40℃、約45℃、約50℃、約55℃、約60℃或約65℃的溫度?？梢詫⑵渲芯哂须?擬肽的水性溶液在這個溫度下維持約5min-約10小時或更多的時間，如約10min-約6小時、約10min-約4小時、約10min-約2.5小時、約5min-約2.5小時、約10min-約1.5小時或約10min-約1小時，如約15min、約20min、約25min、約30min、約35min或約40min。在一些實施方案中，本文公開的水凝膠是生物相容的，包括藥學可接受的水凝膠。如本文所用，術(shù)語“生物相容”(其還可以稱作“組織相容”)是在體內(nèi)使用時產(chǎn)生很少(若有)不利生物應答的水凝膠。因此該術(shù)語一般指水凝膠不能在細胞中(包括動物體內(nèi)，包括人)促進可測量的不利生物應答。生物相容的水凝膠可以具有一個或多個以下特性：無毒、無誘變性、無過敏性、無致癌性和/或無刺激性。生物相容的水凝膠至少可以是無害的，并且各細胞和/或身體可以耐受。生物相容的水凝膠本身還可以改善身體的一個或多個功能。根據(jù)水凝膠中包括的肽/擬肽中包括的氨基酸，各水凝膠可以是生物可降解的。生物可降解的水凝膠在一段時間如幾個月或幾年內(nèi)在體內(nèi)逐步崩解或吸收。崩解可以例如通過水解發(fā)生，可以通過酶催化，并且可以通過水凝膠在人或動物體內(nèi)暴露的條件輔助，包括其組織、血管或細胞。當肽完全由天然氨基酸組成時，各肽通?？梢酝ㄟ^人/動物身體的酶降解。本發(fā)明的實施方案的水凝膠還可以用作藥學活性化合物如藥物的儲存處。本發(fā)明的實施方案的水凝膠可以設(shè)計為模仿生物體如人或動物體的天然胞外基質(zhì)。形成自本發(fā)明的實施方案的肽/擬肽的纖維，包括各水凝膠，可以用作生物支架。本發(fā)明的實施方案的水凝膠可以包括在植入物、隱形眼鏡中，或者可以用于組織工程學。在一實施方案中，肽通常由3-7個氨基酸組成，并且能夠在溶于水或水性溶液時自組裝為視作水凝膠的復雜的纖維支架。這些水凝膠可以保留多達99.9％的水，并且具有足夠高的機械強度。因此，這些水凝膠可以充當各種天然組織的人工取代物而沒有免疫原性的風險。本發(fā)明的水凝膠可以用于培養(yǎng)合適的原代細胞，因此建立可注射的細胞-基質(zhì)化合物，以便在體內(nèi)植入或再植入新形成的細胞-基質(zhì)。因此，本發(fā)明的水凝膠特別可用于組織再生或組織工程學應用。如本文所用，參考“植入物”或“植入”指將包含水凝膠的裝置手術(shù)或關(guān)節(jié)鏡下植入人或動物如哺乳動物身體或四肢的用途和應用。關(guān)節(jié)鏡技術(shù)在本文中視作手術(shù)技術(shù)的子集，以及關(guān)于手術(shù)、外科手術(shù)等的任何參考，包括關(guān)節(jié)鏡技術(shù)、方法和裝置。包括本發(fā)明的實施方案的水凝膠的外科植入物可以包括肽和/或擬肽支架。這種肽和/或擬肽支架可以通過各水凝膠定義。本發(fā)明的實施方案的水凝膠還可以包括在傷口覆蓋物如紗布或片中，用于保持傷口的濕潤狀態(tài)以促進愈合。根據(jù)肽/擬肽中使用的氨基酸序列，水凝膠可以是溫度敏感的。其可以例如具有較低的臨界溶解溫度或?qū)谶@樣較低的臨界溶解溫度的溫度范圍，超過所述溫度范圍凝膠坍塌，因為隨著水分子從凝膠釋放，水分子的氫鍵釋放。公開的主題還提供改進的手性疏水性基于天然的肽和/或擬肽，其組裝為具有非常有利的材料特性的肽/擬肽水凝膠。這些肽/擬肽水凝膠的優(yōu)點是它們被各種不同的原代人細胞接受，因此提供可以用于各種組織的修復和替換的肽支架。根據(jù)肽單體的手性，水凝膠的特征可以設(shè)計為更穩(wěn)定且較不易降解，雖然仍然是生物相容的?？梢詫⒈疚拿枋龅乃z和/或肽/擬肽給藥至生物體，包括人患者本身，或者在藥物組合物中，這里其可以包括藥學活性成分或者合適的載體或賦形劑，或者與藥學活性成分或者合適的載體或賦形劑混合。各水凝膠或肽/擬肽的配制和給藥技術(shù)與本領(lǐng)域中良好建立的低分子量化合物的那些配制和給藥技術(shù)相似或相同。示例性途徑包括但不限于口服、透皮和腸胃外遞送。水凝膠或肽/擬肽可以用來填充膠囊或管，或者可以以壓縮形式作為顆粒提供。肽/擬肽或水凝膠還可以以可注射或可噴灑形式使用，例如作為各肽/擬肽的懸浮液。本發(fā)明的實施方案的水凝膠可以例如施用于皮膚或傷口上。其他合適的給藥途徑可以例如包括貯存、口服、直腸、經(jīng)粘膜或腸給藥；腸胃外遞送，包括肌肉內(nèi)、皮下、靜脈內(nèi)、髓內(nèi)注射，以及鞘內(nèi)、直接心室內(nèi)、腹腔內(nèi)、鼻內(nèi)或眼內(nèi)注射。在這方面，應當注意為了給藥微粒，不需要外科手術(shù)。當微粒包括生物可降解的聚合物時，抗癌劑釋放之后不需要裝置去除。然而微?？梢园ㄓ谥Ъ堋?、貼劑、復合材料、凝膠或石膏之中或之上。在一些實施方案中，可以例如通過注射以局部而不是全身方式給藥水凝膠和/或肽/擬肽。包括本發(fā)明的實施方案的水凝膠和/或肽/擬肽的藥物組合物可以以本身已知的方式制備，例如，通過常規(guī)混合、溶解、造粒、糖錠劑制備、研磨(levigating)、乳化、包裹、包埋或凍干方法。按照本發(fā)明的實施方案使用的藥物組合物因此可以以常規(guī)方式利用一種或多種生理可接受的載體配制，包括促進將水凝膠和/或肽/擬肽加工入可以藥學使用的制品的賦形劑和助劑。適當?shù)闹苿┤Q于所選的給藥途徑。為了注射，可以將本發(fā)明的實施方案的肽/擬肽配制于水性溶液中，例如生理上相容的緩沖液如漢克斯溶液、林格氏液或生理緩沖鹽水。為了經(jīng)粘膜給藥，適合待滲透的屏障的滲透劑可以用于制劑。這類滲透劑是本領(lǐng)域公知的。為了口服給藥，水凝膠和/或肽/擬肽可以通過將它們與本領(lǐng)域公知的藥學可接受的載體組合來容易地配制。這類載體使得水凝膠和/或肽/擬肽以及藥學活性化合物能夠配制為片劑、丸劑、糖錠劑、膠囊劑、液體、凝膠劑、糖漿、漿、混懸劑等，用于待治療的患者口服消化?？诜褂玫乃幬镏破房梢赃@樣獲得，添加固體賦形劑，任選地研磨所得的混合物，并且如果期望，在添加合適的助劑之后加工顆粒的混合物以獲得片劑或糖錠劑核心。合適的賦形劑特別是填充劑如糖，包括但不限于乳糖、蔗糖、甘露醇和山梨醇；纖維素制品例如玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉、馬鈴薯淀粉、明膠、黃蓍樹膠、甲基纖維素、羥基丙基甲基-纖維素、羧甲基纖維素鈉和/或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。如果期望，可以添加崩解劑，如交聯(lián)的聚乙烯吡咯烷酮、瓊脂、或者海藻酸或其鹽如藻酸鈉。用合適的包衣提供糖錠劑核心。為了這個目的，可以使用濃縮的糖溶液，其可以任選地包含阿拉伯樹膠、滑石、聚乙烯吡咯烷酮、卡波普膠、聚乙二醇和/或二氧化鈦、漆溶液以及合適的有機溶劑或溶劑混合物?？梢詫⑷玖匣蛏靥砑又疗瑒┗蛱清V劑包衣用于識別或表征活性化合物劑量的不同組合。可以口服使用的藥物制品包括由明膠組成的push-fit膠囊，以及由明膠和增塑劑如甘油或山梨醇組成的軟的密封膠囊。push-fit膠囊可以包含活性成分，混合填充劑如乳糖、粘合劑如淀粉和/或潤滑劑如滑石或硬脂酸鎂以及任選存在的穩(wěn)定劑。在軟膠囊中，可以將肽/擬肽懸浮于合適的液體中，例如脂肪油、液體石蠟或液體聚乙二醇。此外，可以添加穩(wěn)定劑。用于口服給藥的所有制劑應當為適合這樣給藥的劑量。為了口腔給藥，組合物可以采用以常規(guī)方式配制的片劑或錠劑形式。水凝膠和/或肽/擬肽可以配制用于通過注射腸胃外給藥，例如通過肌肉內(nèi)注射或團注射或連續(xù)輸液。用于注射的制劑可以存在于單位劑型中，例如在安瓿或多劑量容器中，具有添加的防腐劑。各組合物可以采用這樣的形式如油性或水性媒介物中的懸浮液、溶液或乳液，并且可以包含配制劑(formulatoryagent)如懸浮劑、穩(wěn)定劑和/或分散劑。水凝膠和/或肽/擬肽可以配制用于其他藥物遞送系統(tǒng)如植入物、或者透皮貼劑或支架。本發(fā)明提供一類新的形成水凝膠的疏水性肽/肽模擬物。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)優(yōu)點和特性，不存在極性頭部基團如親水性氨基酸產(chǎn)生僅由疏水性氨基酸組成的小肽。在C-端不存在極性基團產(chǎn)生一類新的自組裝肽，其具有與目前公開的超短肽類別不同的特性。對于意識到最先進的人是不明顯的，氨基酸的完全疏水性序列能夠自組裝為纖維支架，以水凝膠結(jié)束。據(jù)認為目前研究的超短肽類型的到目前為止研究的組裝過程完全取決于兩親性序列。不存在極性頭部基團更可能預測為產(chǎn)生膠束樣結(jié)構(gòu)，而不是軟固體材料。此外，不存在頭部基團導致新材料特性并且給出到目前為止尚未研究的可能性以產(chǎn)生新的智能生物材料。材料特性中的新優(yōu)點可以通過綴合非氨基酸如小分子、官能團和短接頭官能化來設(shè)計。這些小分子/官能團/短接頭授予新材料特性如生物粘附性和受體靶向性。新肽序列特征使得能夠開發(fā)新的(并且不同于到目前為止已開發(fā)的)應用。其還簡化期望化合物的純化。與肽本身相比，在C-端存在官能團/短接頭增加官能化的方便性以及將多個生物活性分子(如細胞因子、前藥等)化學綴合至單一肽模擬物/肽綴合物的能力。我們還可以消除不期望的副反應以及肽模擬物/肽綴合物和所關(guān)注的生物活性分子之間的非特異性相互作用。在另一方面，本發(fā)明提供所述疏水性肽/肽模擬物在生物制造中的用途。肽自組裝是設(shè)計有序的、三維納米生物材料的簡潔和方便的“自下而上”的方法。由于控制自組裝的高度特異性的相互作用，可以獲得可重復的大分子納米結(jié)構(gòu)。氨基酸序列決定肽二級結(jié)構(gòu)以及與其他分子的相互作用，其反過來決定更高階的大分子結(jié)構(gòu)。再生醫(yī)學中的應用對自組裝的納米纖維肽支架有很大興趣。因為它們的納米纖維形貌類似于胞外基質(zhì)，它們已作為仿生支架廣泛應用，提供空間和時間線索以調(diào)節(jié)細胞生長和行為。并入細胞和其他生物化學線索的空間定義的大規(guī)模三維支架可以通過3D微滴生物打印和成型技術(shù)獲得。自組裝肽、肽模擬物和肽綴合物可以用作構(gòu)件用于支持包裹的細胞生長的生物相容性大分子支架的打印或成型。本公開描述了一類新的超短肽/肽模擬物/綴合物，具有促進在水性溶液中自組裝的特征基序，形成生物相容性多孔的、納米纖維支架(圖1)。幾個子類證實刺激響應性凝膠化(圖2)，并且可以用于迷你水凝膠陣列和3D器官型生物構(gòu)建體的生物打印。刺激響應性還可以用來通過擠入鹽溶液浴來產(chǎn)生水凝膠纖維或“面條”。所得的纖維可以潛在收集并用來產(chǎn)生編織和對齊的纖維支架。驅(qū)動自組裝的特征基序由2-7個天然脂肪族氨基酸的N-端“尾”組成，其向C-端降低疏水性排列(圖10)?？梢詫-端官能化，例如用官能團(例如羧酸、胺、酯、醇、醛、酮、馬來酰亞胺)、小分子(例如糖、醇、維生素、羥基-酸、氨基酸)或短極性接頭。在水性溶液中自組裝在氨基酸配對隨后堆為α-螺旋纖維時發(fā)生(圖1)。當纖維進一步聚集為納米纖維的3D網(wǎng)絡包裹水時獲得水凝膠(圖3A)。官能團的存在使得能夠在組裝之前和之后進行化學修飾。例如，生物活性部分如生長因子、脂質(zhì)、細胞-受體配體、激素和藥物可以在組裝之后綴合至支架，產(chǎn)生官能化的水凝膠。這些肽/肽模擬物/綴合物的幾個子類證實刺激響應性凝膠化(圖2)。特別地，具有賴氨酸或賴氨酸-模擬分子作為極性頭部基團的一個子類的肽在鹽和升高的pH存在下表現(xiàn)出增強的凝膠化和剛度。凝膠化時間可以通過滴定肽和鹽濃度來調(diào)整。這為生物打印的開發(fā)開辟了途徑，其中可以通過鹽溶液的共注射將凝膠化控制并限制于期望的區(qū)域。此外，凝膠化過程略微皮內(nèi)性，這添加溫度敏感性的元素并消除熱損傷包裹的細胞的可能性。在凝膠化過程中，調(diào)節(jié)凝膠化時間的能力使得能夠?qū)⑺z構(gòu)建體塑造成期望的形狀用于再生醫(yī)學中的應用。這個子類的肽水凝膠的機械特性通過增加鹽濃度和pH來增強。硬度和可調(diào)的機械特性使得這個子類的酰胺化肽水凝膠作為理想候選物用于開發(fā)起到機械支持作用的生物構(gòu)建體。通過明智地添加離子緩沖液和堿，較少的肽可以用來獲得相同的機械硬度，同時保持支持細胞遷移的孔隙率。調(diào)節(jié)機械特性和孔隙率的能力是產(chǎn)生具有與天然組織可比的機械特性的器官型構(gòu)建體必需的。相比之下，基于自組裝的α-螺旋、β-發(fā)卡(G’≤2kPa)和β-折疊(G’≤2kPa)的其他肽水凝膠不可以達到這樣高的剛度。(參考文獻：α-螺旋：Banwell,E.F.etal.Rationaldesignandapplicationofresponsivealpha-helicalpeptidehydrogels.NatMater8,596-600(2009).Yan,C.&Pochan,D.J.Rheologicalpropertiesofpeptide-basedhydrogelsforbiomedicalandotherapplications.ChemSocRev39,3528-3540(2010).β-發(fā)卡：Yan,C.etal.Injectablesolidhydrogel:mechanismofshear-thinningandimmediaterecoveryofinjectableβ-hairpinpeptidehydrogels.SoftMatter6,5143(2010).Schneider,J.P.etal.Responsivehydrogelsfromtheintramolecularfoldingandself-assemblyofadesignedpeptide.JAmChemSoc124,15030-15037(2002).參考文獻：β-折疊：Zhang,S.,Holmes,T.,Lockshin,C.&Rich,A.Spontaneousassemblyofaself-complementaryoligopeptidetoformastablemacroscopicmembrane.Proc.Natl.Acad.Sci.USA90,3334-3338(1993).Liu,J.,Zhang,L.,Yang,Z.&Zhao,X.Controlledreleaseofpaclitaxelfromaself-assemblingpeptidehydrogelformedinsituandantitumorstudyinvitro.IntJNanomedicine6,2143-2153(2011).Aggeli,A.etal.Responsivegelsformedbythespontaneousself-assemblyofpeptidesintopolymericbeta-sheettapes.Nature386,259-262(1997).)作為概念驗證，這個子類的肽用來證實生物打印開發(fā)迷你水凝膠和3D類器官結(jié)構(gòu)用于篩選和再生醫(yī)學的可行性。這個子類的肽證實在水中的良好溶解性，形成具有低粘度的溶液。這便于打印并防止針/打印機的堵塞。當與生理鹽溶液(如磷酸緩沖鹽水，PBS)相互作用時，肽溶液瞬間膠化。如圖3D所示，當用PBS洗滌時，微滴的陣列會形成粘附至玻璃或聚苯乙烯表面的迷你水凝膠。肽/肽模擬物是生物相容的。分離自患者樣品(成纖維細胞、髓核)的干細胞(間充質(zhì)、祖細胞、胚胎和誘導的多能干細胞)和原代細胞可以在分配過程中與肽混合(圖4)。凝膠化之后，將細胞固定至滴。納米顆粒、小分子藥物、寡核苷酸和蛋白可以相似地共包裹(圖4和5)。加上利用幻燈片掃描器的高通量組織學篩選的出現(xiàn)，這個技術(shù)可以用來利用單一顯微鏡載玻片上的最小細胞數(shù)量評價不同的受試化合物(圖6)。通過并入交聯(lián)劑，我們可以提高這些迷你水凝膠的機械穩(wěn)定性。通過與聚合物混合或交聯(lián)還可以并入生物活性功能性(圖7)。我們可以混合不同的肽/肽模擬物/綴合物而不損害它們的自組裝傾向。這允許我們組合不同化合物以使用不同官能團用于綴合并改變批量特性。向3D微滴打印和成型擴展技術(shù)，可以獲得具有不同的、多功能微生態(tài)位的生物、器官型構(gòu)建體(圖8)。還可以獲得多細胞構(gòu)建體，因為水凝膠可以在打印過程中空間限制不同細胞類型。肽/肽模擬物/綴合物支架會向共包裹的細胞提供機械穩(wěn)定性。基因、小分子和生長因子可以共遞送以增加細胞存活率，促進干細胞分化并調(diào)節(jié)宿主免疫應答。所得的3D生物構(gòu)建體可以用作類器官模型用于篩選藥物，研究細胞行為和疾病發(fā)展，以及用于再生醫(yī)學的組織工程化植入物。除了微滴，還可以通過將肽溶液擠入高濃度鹽溶液來獲得纖維(“面條”)(圖3E)?？梢赃M行細胞和生物活性部分的共包裹。纖維微環(huán)境可以產(chǎn)生新應用，如編織支架、對齊支架和3D模式的共培養(yǎng)支架。關(guān)鍵特征：·一類新的肽/肽模擬物/綴合物，其僅由2-7個氨基酸組成，可以自組裝為納米纖維支架。顯著較短的序列意味著與其他自組裝肽/綴合物技術(shù)相比較低的成本且易于合成和純化?！び腥さ脑谒詶l件和極性溶劑中自組裝為納米纖維的機制。這類支架可以為細胞和組織再生提供機械線索(仿生支架)?！た梢砸圆煌绞脚渲频亩喙δ懿牧?。一些子類是刺激響應性的，這促進生物打印技術(shù)的開發(fā)。幾個子類證實刺激響應性行為，這可以用于各種應用?！ひ粋€子類的肽證實鹽和pH-響應性凝膠化。特別地，當暴露于生理相容性鹽溶液時可以獲得瞬間凝膠化?！ぎ斎苡谒畷r，肽溶液具有低粘度，并且可以容易地通過針和打印頭分配。這最小化堵塞的可能性。·刺激響應性還可以用來產(chǎn)生水凝膠纖維/“面條”。這些纖維隨后可以對齊或編織以產(chǎn)生創(chuàng)新的支架用于組織工程學和疾病模型?！ぴ诤暧^上，我們還可以使用模型(如由硅氧烷組成的那些模型)來以3D方式使水凝膠成型?！にz是生物相容的，并且可以用來包裹細胞。當凝膠化時，所得的水凝膠是穩(wěn)定的，并且不易于分離。因此，包裹的細胞不可以逃脫?！ど锘钚圆糠秩绻押塑账?、蛋白和小分子藥物以及納米和微型顆粒可以共包裹以影響細胞行為。還可以通過孔隙率和各種分子相互作用調(diào)節(jié)藥物釋放?！び捎诠倌軋F的存在，組裝后修飾是可行的。大蛋白如生長因子還可以綴合至綴合物上的肽骨架或官能團以調(diào)節(jié)生物行為。實施例已進行實驗以說明本發(fā)明的示例性實施方案的技術(shù)方面。以下實施例在實驗方法和結(jié)果中描述。技術(shù)人員會容易地認識到實施例是說明性的，不是為了限制本發(fā)明的范圍。實驗方法和結(jié)果圓二色(CD)光譜通過利用Aviv圓二色譜儀，模型410測量橢圓光譜來分析二級肽結(jié)構(gòu)。通過將儲備肽溶液(5-10mg/ml)稀釋于水中來制備CD樣品。將稀釋的肽溶液裝入具有1mm路徑長度的比色杯并獲得光譜。作為空白參考使用水，并且在計算摩爾橢圓率之前從原始數(shù)據(jù)減去參考。計算是基于式：[θ]λ＝θobsx1/(10Lcn)，其中[θ]λ是以degcm2d/mol計的在λ下的摩爾橢圓率，是以mdeg計的在λ下的觀察橢圓率，L是以cm計的路徑長度，c是以M計的肽濃度，而n是肽中氨基酸的數(shù)量。利用CDNN軟件進行二級結(jié)構(gòu)分析。環(huán)境掃描電子顯微鏡術(shù)(ESEM)將樣品置于FEIQuanta200環(huán)境掃描電子顯微鏡的樣品架上。然后在4℃的溫度下利用10kV的加速電壓檢測所關(guān)注的表面。場發(fā)射掃描電子顯微鏡術(shù)(FESEM)將樣品在-20℃下冷凍，隨后至-80℃。將冷凍的樣品進一步冷凍干燥。利用導電膠帶將冷凍干燥的樣品固定在樣品架上，并且在JEOLJFC-1600高分辨率濺射鍍膜儀中從頂部和側(cè)面用鉑濺射。使用的鍍膜電流為30mA，并且過程持續(xù)60sec。然后用JEOLJSM-7400F場發(fā)射掃描電子顯微鏡系統(tǒng)利用5-10kV的加速電壓檢測所關(guān)注的表面。水凝膠液滴的制備我們通過簡單分配小體積液滴(0.5、1、2、5、10和20μL)的肽溶液隨后與PBS混合或用PBS洗滌來獲得水凝膠陣列。粘度和剛度在凝膠化時顯著增加，賦予高形狀逼真度，這使得我們能夠?qū)⑺z液滴定位于沉積位置，控制內(nèi)部組合物并懸浮包裹的細胞或生物活性部分，生物墨水的兩個重要標準。到目前為止，我們已產(chǎn)生各種體積的水凝膠液滴陣列，包裹小分子、DNA、mRNA、納米顆粒、蛋白和細胞。人間充質(zhì)干細胞的包裹人間充質(zhì)干細胞獲得自Lonza(Basel,Switzerland)，并且在具有20％胎牛血清、2％L-谷氨酰胺和1％青霉素-鏈霉素的α-MEM培養(yǎng)基中培養(yǎng)。在胰蛋白酶消化時，將細胞懸浮于PBS中，隨后添加至肽溶液(PBS中)中或上。然后在添加培養(yǎng)基之前允許構(gòu)建體在37℃下膠化15分鐘。自組裝為納米纖維水凝膠的疏水性肽材料.這個研究中使用的所有肽均由AmericanPeptideCompany(Sunnyvale,CA)利用固相肽合成手工合成，并且通過HPLC純化至>95％。進行氨基酸和肽含量分析。水凝膠的制備.為了制備肽水凝膠，將凍干的肽粉末首先溶于milliQ水中并通過渦旋混合30秒以獲得均質(zhì)溶液。凝膠化發(fā)生在幾分鐘至過夜之間，取決于肽濃度?？梢酝ㄟ^超聲處理或加熱促進凝膠化。C-端的官能化.為了官能化C-端，通過首先使Fmoc保護的前體與Wang或Rink-酰胺樹脂反應來在固相肽合成期間并入生物素和L-多巴。利用HPLC/MS純化最終產(chǎn)物，凍干并評價凝膠化。場發(fā)射掃描電子顯微鏡術(shù).將水凝膠樣品在液氮中快速冷凍，隨后冷凍干燥。將凍干的樣品在JEOLJFC-1600高分辨率濺射鍍膜儀中用鉑濺射。在不同角度進行3輪鍍膜以確保完全鍍膜。然后用JEOLJSM-7400FFESEM系統(tǒng)利用2-5kV的加速電壓檢測鍍膜的樣品。本說明書中的以前公開的文件的列表或討論應當不必作為承認文件是現(xiàn)有技術(shù)的部分或是公知常識。為了所有目的，列出的所有文件整體援引加入本文。本文中說明性描述的本發(fā)明的示例性實施方案可以在不存在本文中未具體公開的任何元素或多個元素、限制或多個限制下適當實施。因此，例如，術(shù)語“包含”、“包括”、“含有”等應當擴展且沒有限制地閱讀。此外，本文中采用的術(shù)語和表達已用作描述的術(shù)語且不是限制性的，并且使用這類術(shù)語和表達并不意圖排除示出和描述的特征的任何等同物或其部分，但是應當認識到在要求保護的發(fā)明的范圍內(nèi)各種修改是可能的。因此，應當理解雖然已通過示例性實施方案和任選存在的特征具體地公開了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員進行可以對本文公開的發(fā)明進行修改和改變，并且認為這樣的修改和改變在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在本文中已廣泛且一般描述本發(fā)明。落在普通公開內(nèi)的每個較窄的種類和亞屬分組也形成本發(fā)明的部分。這包括具有從屬去除任何主題的條件或否定限制的本發(fā)明的普通描述，無論去除的材料是否在本文中具體引用。其他實施方案在以下權(quán)利要求內(nèi)。此外，當本發(fā)明的特征或方面根據(jù)馬庫式組描述時，本領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到本發(fā)明從而還根據(jù)馬庫式組的任何單獨的成員或成員的亞組描述。當前第1頁1 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