东北农业大学副教授以第一作者身份在国际知名期刊（IF=13.9）上发表研究成果

近日，东北农业大学食品学院江连洲教授团队隋晓楠教授课题组在期刊Aggregate（中科院一区，IF=13.9）在线发表了题为“Advancing Self-Healing Soy Protein Hydrogel with Dynamic Schiff Base and Metal-Ligand Bonds for Diabetic Chronic Wound Recovery”的研究论文。

本研究成功开发了一种基于动态化学键交联的新型大豆蛋白基水凝胶，在推动植物蛋白高值化应用领域展现出巨大的潜力和广阔的发展前景。

东北农业大学为本文的第一署名单位，这是学校首次在该期刊上发表论文，东北农业大学隋晓楠教授为通讯作者，兰天副教授为第一作者。

为了突破传统植物蛋白基水凝胶在力学性能和稳定性等方面的局限，本研究深入探索利用动态席夫碱键与金属-配体键相结合的动态化学键交联策略，成功研制出一种新型、环保的高强度大豆蛋白基水凝胶。与传统依赖加热的水凝胶制备方法不同，本研究通过创新的化学反应设计，仅通过简单的搅拌过程，即可促使氧化瓜尔胶（OGG）中的醛基与经表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）修饰的大豆蛋白中的氨基发生席夫碱反应，直接形成水凝胶。这一方法不仅简化了制备步骤，还赋予了水凝胶独特的自愈合能力。同时，借助引入银离子与EGCG中的儿茶酚基团形成金属-配体键，促进了蛋白质分子间的交联和团聚体的形成，进一步强化了水凝胶的三维网络结构，并实现对水凝胶性能的精细调控。

（a）大豆蛋白基水凝胶通过动态席夫碱键和金属-配体键形成示意图，（b）大豆蛋白基水凝胶促进创面愈合示意图

通过梯度调控金属-配体键的密度，实现了对水凝胶机械性能（如拉伸性能高达380%）、溶胀行为和流变学特性的可控调节，以满足大豆蛋白在多种应用中的多样化需求。研究发现，Ag+浓度为5 mg/mL时，水凝胶内部呈现出牺牲键和刚性化学键之间的平衡状态。而当Ag+浓度为10至15 mg/mL时，牺牲键为主导作用。当施加高应变时，刚性的可逆共价键会断裂，从而降低拉伸应力。当Ag+浓度进一步增加到30至40 mg/mL时，蛋白质开始聚集，导致凝胶网络结构容易断裂，这使得水凝胶失去了其延展性和承载能力。此外，该水凝胶还展现出卓越的自愈合能力、良好的粘附性和可注射性，具备显著的抗菌性能、抗炎效果、调控巨噬细胞极化的潜能和优异的生物相容性，能有效促进细胞迁移、血管新生和胶原沉积，显著加速伤口愈合过程，展示了其作为先进生物材料的巨大应用前景。

大豆蛋白基水凝胶的自愈合能力、溶胀性能、保水性能、机械性能等

作为一种绿色、无毒且制备流程简单的多功能水凝胶，它不仅彰显了大豆蛋白在高价值应用领域的广阔潜力，还强调了在全球向可持续发展转型过程中，利用植物资源替代动物蛋白制品的重要性，这有助于减少动物蛋白的消耗并缓解温室气体排放问题，对环境保护与生态平衡具有积极意义。

该研究得到了国家自然科学基金杰出青年科学家基金（32325041）和国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目（U22A20548）的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/agt2.639

来源：东北农业大学