本发明涉及生物材料，更具体地，涉及一种有序肽纳米纤维水凝胶及其制备方法与应用。
背景技术：
1、细胞外基质(ecm)，作为细胞赖以生存与互动的复杂网络结构，不仅是细胞形态与功能维持的基石，还是调控细胞行为不可或缺的关键媒介。ecm通过其提供的结构支撑、信号传导及分子存储等功能，对细胞的增殖、分化、迁移及凋亡等生命活动产生深远影响。ecm的任何微妙变化均能直接触发细胞行为的相应调整，对于维持组织稳态、促进损伤修复进程以及调控疾病发展路径均发挥着至关重要的作用。鉴于ecm在细胞生物学领域中的核心地位，开发能够精确模拟其结构与功能特性的新型材料，对于推动生物医学领域的持续发展具有极其重大的意义。
2、肽类物质因其优异的生物相容性、灵活的结构可设计性以及卓越的自组装性能而备受关注。肽凝胶与ecm相似纤维状微结构的材料，被视为一种较为理想的三维支架材料。它能够均匀地封装细胞，并有效模拟天然ecm的结构与力学特性，从而为细胞提供一个适宜的生长、增殖及分化的微环境。基于这些特性，肽凝胶在组织工程等多个领域均得到了广泛的应用。
3、值得注意的是，微结构有序的肽凝胶支架不仅继承了上述所有优点，其特有的有序微结构还能进一步介导细胞行为，促进细胞的定向排列与生长，进而诱导形成具有细胞有序排列的特殊组织与器官。此外，在多种肿瘤的发病过程中，肿瘤ecm的蛋白纤维常发生有序排列，这一现象加速了肿瘤的发展进程。因此，构建微结构有序的肽凝胶作为支架材料，不仅能够促进受损组织与器官的修复，还能模拟肿瘤ecm，为肿瘤学研究提供有力的工具。
4、基于上述背景，本专利聚焦于微结构有序的肽凝胶的研发，旨在通过高度模拟ecm的三维结构和生物活性，为细胞提供一个更为理想的生长与调控环境，从而进一步拓展在组织工程、再生医学及肿瘤学研究等领域的应用潜力。
技术实现思路
1、本发明提供一种有序肽纳米纤维水凝胶的制备及其应用，特别是在组织工程、再生医学及肿瘤学研究等领域中的应用。
2、根据本发明的一个方面，提供一种有序肽纳米纤维水凝胶，所述有序肽纳米纤维水凝胶通过调控小分子肽自组装形成，且所述小分子肽包括带电荷氨基酸头部、β-折叠氨基酸与疏水尾部。
3、在上述方案基础上优选，所述带电荷氨基酸为天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸中的一种或几种。
4、在上述方案基础上优选，所述β-折叠氨基酸能促进肽通过β-折叠二级结构进行自组装，所述疏水氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸中的一种或几种。
5、在上述方案基础上优选，所述疏水烷基链尾部为硬脂酸、软脂酸、肉豆蔻酸、月桂酸等中的一种烷基链或含苯环的九芴甲氧羰基、萘环、芘环等芳香结构。
6、在上述方案基础上优选，在所述小分子肽的n端引入疏水基团后的小分子肽结构式为：c16-ve-conh2、c16-vk-conh2、c16-lk-conh2、c16-fk-conh2、fmoc-fe、fmoc-ke等，其中，c16为软脂酸，v为缬氨酸，e为谷氨酸，f为苯丙氨酸，k为赖氨酸，fmoc为九芴甲氧羰基。
7、本发明还提供了一种制备如上所述有序肽纳米纤维水凝胶的方法，采用fmoc保护策略的多肽固相合成法合成小分子肽，载体树脂为rink amide-am resin树脂，将小分子肽链段在载体树脂上从c端到n端依次延长以获取得到两亲性小分子肽，通过调控温度，ph等引发小分子肽自组装，形成有序肽纳米纤维水凝胶，且所述有序肽纳米纤维水凝胶可促进细胞附着，诱导细胞有序排列与生长。
8、在上述方案基础上优选，所述小分子肽的浓度为1wt％-5wt％加入至pbs溶液中充分溶解组装，将ph调节至7-10，加热冷却后所形成的水凝胶内部纤维呈有序排列；当所述小分子肽的浓度为1wt％-5wt％加入至pbs溶液中充分溶解组装，将ph调节至7以下加热冷却后所形成的水凝胶内部纤维呈无序排列。
9、在上述方案基础上优选，所述有序肽纳米纤维水凝胶展现出对肌肉细胞和脐静脉内皮细胞定向生长的显著促进作用，能够加速受损肌肉组织的功能修复并促进新血管生成。
10、在上述方案基础上优选，所述的有序肽纳米纤维水凝胶还具备模拟肿瘤细胞外基质(ecm)中胶原纤维有序排列的能力。通过模拟这种有序排列，该水凝胶能够影响细胞的信号通路，调控细胞行为，并进一步增强细胞的增殖、定向迁移与侵袭等能力，为肿瘤学研究提供了新的视角和工具。
11、本发明提供了一种有序肽纳米纤维水凝胶作为支架材料的应用。该支架能够在体外培养环境中引导细胞有序排列，进而形成具有特定结构与功能的组织与器官，为特殊组织的修复和特殊器官的再生提供了有力支持。
12、本发明提供了一种有序肽纳米纤维水凝胶在体外模拟肿瘤有序ecm方面的应用潜力。通过精确模拟肿瘤ecm的微环境，该水凝胶为深入研究肿瘤细胞的生物学行为、肿瘤发生发展机制以及抗肿瘤药物的筛选与评估提供了重要的实验平台。
13、本发明的有序肽纳米纤维水凝胶，其制备方法运用了fmoc保护策略下的多肽固相合成技术，该技术通过载体树脂，自c端至n端逐步延长小分子肽链段，整个反应过程条件温和且操作简便。尤为关键的是，在n-端引入了疏水基团，构建了两亲性小分子肽结构。这些小分子肽在溶于水或pbs溶液后，能够借助分子自组装作用和适当的条件控制，自发形成具有有序纳米纤维结构的水凝胶。
14、本发明的一种有序肽纳米纤维水凝胶及其应用，具备如下技术效果：
15、1.本发明利用小分子肽在特定ph值条件下的pbs(磷酸盐缓冲液)中展现的自组装行为，成功构建了一种纳米纤维有序排列的水凝胶。具体而言，在ph值大于7的pbs溶液中，浓度为1wt％的小分子肽能够自发形成纤维有序排列的纳米纤维水凝胶；而在ph值小于7的条件下，则呈现纤维无序排列的结构。这一特性为制备具有不同微结构(有序与无序)的水凝胶提供了可能，进而便于探讨凝胶微结构对其性能的影响。
16、2.本发明制备的新型有序肽纳米纤维水凝胶展现出良好的的生物相容性，有效避免了有序介质可能带来的细胞毒性问题。这一特性是其作为三维(3d)细胞培养支架的基础，确保了细胞在支架中的健康生长与正常功能发挥。
17、3.该自组装水凝胶内部纤维的有序排列，使其成为引导细胞有序排列与生长的理想支架材料。通过模拟体内组织(如肌肉)的排列方式，该支架材料有助于促进受损组织和器官的功能修复。
18、4.该自组装水凝胶内部纤维的有序排列，使其具有与许多肿瘤ecm相似的微结构特征。因此，该水凝胶可用于体外模拟肿瘤有序ecm，为研究肿瘤胶原纤维排列对肿瘤细胞增殖、分化、迁移、侵袭及耐药性等行为的影响提供有力工具。
19、5.鉴于体内多种组织(如肌肉)以及肿瘤细胞外基质(ecm)中纤维的有序排列特征，本发明提出的有序肽纳米纤维水凝胶在组织工程、再生医学及肿瘤治疗等领域展现出了广阔的应用前景。
1.一种有序肽纳米纤维水凝胶，其特征在于，所述有序肽纳米纤维水凝胶通过调控小分子肽自组装形成，且所述小分子肽包括带电荷氨基酸头部、β-折叠氨基酸与疏水尾部。
2.如权利要求1所述的一种有序肽纳米纤维水凝胶，其特征在于，所述带电荷氨基酸为天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种有序肽纳米纤维水凝胶，其特征在于，所述β-折叠氨基酸能促进肽通过β-折叠二级结构进行自组装，所述疏水氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种有序肽纳米纤维水凝胶，其特征在于，所述疏水尾部为硬脂酸、软脂酸、肉豆蔻酸、月桂酸等中的一种烷基酸或含苯环的九芴甲氧羰基、萘环、芘环等芳香结构。
5.如权利要求1所述的一种有序肽纳米纤维水凝胶，其特征在于，在所述小分子肽n端引入疏水基团后的小分子肽结构式为：c16-ve-conh2、c16-vk-conh2、c16-lk-conh2、c16-fk-conh2，fmoc-fe、fmoc-ke等，其中，c16为软脂酸，v为缬氨酸，e为谷氨酸，f为苯丙氨酸，k为赖氨酸，fmoc为九芴甲氧羰基。
6.一种制备如权利要求1-5所述有序肽纳米纤维水凝胶的方法，其特征在于，采用fmoc保护策略的多肽固相合成法合成小分子肽，随后小分子肽通过分子自组装形成有序肽纳米纤维水凝胶，该水凝胶具有促进细胞附着，诱导细胞有序排列与生长的特性。
7.如权利要求6所述制备有序肽纳米纤维水凝胶的方法，其特征在于，所述有序肽纳米纤维水凝胶促进肌肉细胞、脐静脉内皮细胞的定向生长，从而加速受损肌肉组织功能的修复和新血管生成。
8.如权利要求6所述制备有序肽纳米纤维水凝胶的方法，其特征在于，所述有序肽纳米纤维水凝胶可模拟特定肿瘤细胞外基质(ecm)中胶原纤维的有序排列，进而影响肿瘤细胞的信号通路，调控肿瘤细胞行为。
9.一种有序肽纳米纤维水凝胶的应用，其特征在于，所述有序肽纳米纤维水凝胶作为支架材料在体外培养中用于促进细胞有序排列，以形成特殊组织与器官。
10.一种有序肽纳米纤维水凝胶的应用，其特征在于，所述有序肽纳米纤维水凝胶用于在体外模拟肿瘤ecm，以支持肿瘤学研究。
