跳动城乡网当将药物输送到身体时，一个主要挑战是确保它们留在正在治疗的区域并继续准确地输送有效负载。尽管在药物输送方面取得了重大进展，但监测药物仍然是一项挑战，通常需要活检等侵入性手术。
纽约大学 Tandon 化学与生物分子工程教授 Jin Kim Montclare 领导的研究人员开发出了可以自行组装成纤维的蛋白质，可用作治疗多种疾病的潜在治疗剂。
这些生物材料可以封装并提供针对多种疾病的治疗方法。尽管蒙克莱尔的实验室长期以来一直致力于生产这些材料，但曾经存在一个难以克服的挑战——如何确保这些蛋白质在必要的时间内继续在体内的正确位置提供治疗作用。
在《ACS 应用纳米材料》杂志最近发表的一项研究中，她的实验室能够制造出氟化的生物材料。由于这种氟化，它们可以通过简单的 FMRI 扫描进行监测，从而使医疗专业人员能够通过非侵入性成像技术确保药物保留在治疗区域。
该材料由天然蛋白质组成，但研究团队引入了非天然氨基酸——三氟亮氨酸。由于氟在体内很少见，因此当人体进行 19FMRI 扫描时，氟可以让生物材料像节日展示一样发光。
蒙特克莱尔说：“作为一种治疗诊断剂，它不仅可以治疗癌症或关节疾病，而且我们现在可以看到它仍然存在于体内，并在应该释放的地方释放药物。” “它消除了侵入性手术或活组织检查的需要，以便了解发生了什么。”
蒙克莱尔的实验室在蛋白质工程方面进行了开创性的研究，以模仿自然，并且在某些情况下，比自然更好地发挥作用。她致力于定制人造蛋白质，旨在治疗人类疾病、药物输送和组织再生，并为电子产品制造纳米材料。通过利用化学和基因工程，她为治疗从 COVID-19 到骨关节炎等多种疾病做出了贡献。
这一突破使用了与蒙克莱尔的大部分研究相同的氨基酸和蛋白质。因为它们是由有机材料制成的，当这些生物材料完成其工作并提供治疗作用时，身体可以将它们分解，而不会产生任何不良影响。
这将其与使用可能引起严重免疫反应或其他反应的无机材料的其他治疗方法区分开来。与氟化技术相结合，这些材料可以为局部疾病提供一种治疗方法，这种治疗方法的侵入性比目前的治疗方法要小得多，而且更容易监测，破坏性也更小。
蒙克莱尔与纽约大学医学院的教员在这项研究中密切合作，包括放射科的共同通讯作者 Youssef Z. Wadghiri 以及 Flatiron 研究所的 Richard Bonneau。
蒙克莱尔的团队展示了他们在小鼠模型中的研究，但她已经在寻求对患有特定疾病的小鼠进行实验，以证明该蛋白质治疗疾病的能力。
蒙克莱尔团队使用的自组装蛋白质只是她和她的实验室正在研究的一部分。在《生物大分子》上发表的另一篇论文中，她的实验室能够使用计算设计来创建可以形成水凝胶的蛋白质，这要归功于她的博士编写的程序。学生达斯汀·布里顿。
这些水凝胶具有不同的转变温度，即凝胶可以保持胶凝状态而不溶解或变得不稳定的温度。此前，凝胶化的上限约为17°C。对于生物医学应用来说，这是次优的，因为当它接近人体温度时它会融化。通过使用他计算设计的蛋白质，布里顿能够将这一限制提高到 33.6 摄氏度。
由于这种新的稳定性，布里顿和蒙克莱尔设计的蛋白质可用于局部治疗，包括愈合伤口。除了增强的耐热性之外，新蛋白质的凝胶速度比以前的版本快得多，这使得它在医疗应用中更加有效和更有用。
在改变温度的同时，布里顿还能够设计出一种荧光蛋白质，这意味着它具有与其他研究中的氟化蛋白质相同的可视化潜力。这使得医生能够监测其在伤口中的存在并确保其发挥治疗作用。这种凝胶与实验室内部使用的蛋白质具有相同的优点，因为它能够在体内降解和消散，几乎没有任何不良影响。
布里顿的计算机模型不仅仅是设计这种特定的蛋白质。根据蒙克莱尔的说法，蛋白质工程生物材料领域长期以来一直以试错法为主，即测试假设的设计，希望看看它们是否稳定。但布里顿的模型能够创造出持续成功的凝胶，生成成功率极高的序列，并创造出具有新特性的新蛋白质，用于潜在的治疗用途。
“对于生物材料制造来说，这绝对会加速我们的制造速度，”蒙克莱尔说。“按照传统的做法，你会做出合理的改变，看看它是否有效，但 90% 的情况是行不通的。有了这个新模型，所有这些都有效，然后我们可以从最好的模型中挑选出来它将彻底改变我们制造生物材料的方式。”
在蒙克莱尔的实验室中，这改变了他们未来创造新蛋白质和材料的方式——无法回到失败率如此高的理性迭代实践。它肯定会加速革命性生物材料的生产，这些材料很快就会治愈世界上一些最严重的医疗状况。
