研究背景:水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物,能在水中显著溶胀但不溶解。形成水凝胶的原料包括天然材料和合成材料两大类。天然材料具有良好的生物相容性,但存在来源有限、产量低及不同批次材料间有性质差异的限制。而合成材料虽然组成和性质可控,但往往官能团单一且生物相容性较差。通过基因工程和蛋白质工程得到的重组蛋白质兼具了天然材料的生物相容性和合成材料的可控性。类弹性蛋白多肽（elastin-like polypeptides,ELPs）是一类由弹性蛋白特征性功能单元串联重复构成的蛋白分子,通常通过基因工程方法制备。ELP与弹性蛋白类似,不仅具有良好的力学性能、生物相容性和生物可降解性,而且具备特殊的反向热凝胶性质,因而在近些年受到广泛关注。研究目的:设计一种ELP,建立其在大肠杆菌中的高效表达方法;以该ELP为原料,使用物理交联、化学交联和酶交联方式制备水凝胶。研究方法:（1）利用重叠延伸PCR（overlap extension PCR,OE-PCR）扩增ELP核心序列,通过递归定向连接（recursive directional ligation,RDL）核心序列至一定重复,利用基因工程的方法构建ELP原核表达载体pET28a-[ELP_α]₅-[ELP_β]₁₂-[ELP_α]₅。（2）使用大肠杆菌ER2566原核表达菌株,自诱导表达目的蛋白[ELP_α]₅-[ELP_β]₁₂-[ELP_α]₅。利用ELP的温度响应型可逆相变循环（inverse transition cycling,ITC）特性进行目的蛋白的纯化,并对纯化后的目的蛋白进行定量。（3）分别用物理交联、化学交联和酶交联的方式,探索不同浓度ELP的成胶情况。研究结果:（1）双酶切及测序结果显示:成功构建pET28a-[ELP_α]₅-[ELP_β]₁₂-[ELP_α]₅原核表达载体。（2）可溶性分析表明:目的蛋白以可溶形式表达。经纯化后,目的蛋白的纯度和得率分别达到92.6%和80.46%。定量结果显示:1L诱导液可分离得到1.05g目的蛋白。（3）成胶结果显示:ELP浓度为3%时,成胶温度为40°C;ELP浓度为12.5%和15%时,成胶温度为37°C。稳定性实验显示:在物理交联实验中,3%的样品在第21天时凝胶网络完全降解;12.5%和15%的样品在第28天时凝胶网络完全降解。尽管随着ELP浓度增加,凝胶的稳定性有所改善,但物理交联的水凝胶整体稳定性依然较差;在化学交联实验中,3%的样品在第21天时剩余凝胶质量为18.67%,第28天时凝胶网络仍未完全降解;12.5%和15%的样品在第28天时剩余凝胶质量分别为82%和91.33%。化学交联形成水凝胶的稳定性较物理交联大大提高;在酶交联实验中,3%的样品在第21天时剩余凝胶质量为7.67%,第28天时凝胶网络基本降解;12.5%和15%的样品在第28天时剩余凝胶质量分别为61.67%和76.33%。酶交联形成水凝胶的稳定性介于物理交联和化学交联之间。研究结论:成功设计并合成了一种类弹性蛋白多肽,并用不同的交联方式制备了以此多肽为基底的蛋白类水凝胶。