蚕丝蛋白生物医学材料的研究现状
蚕丝蛋白结构和功能研究
蚕丝蛋白结构和功能研究蚕丝蛋白是一种十分特殊的蛋白质,它拥有非常优秀的物理性质和化学性质。
蚕丝蛋白是由蚕的体液中分泌出来的,经过一系列的加工处理才变成我们所熟知的蚕丝。
今天我们将深入探讨蚕丝蛋白的结构和功能,希望对大家有所启发。
一、蚕丝蛋白的结构蚕丝蛋白是由多种蛋白质混合而成的蛋白质复合体,其主要成分是丝素蛋白。
丝素蛋白的分子量非常大,一般达到200多千道尔顿。
具体的结构上,它主要是由多种氨基酸序列组成,其中赖氨酸和丝氨酸的含量非常高。
蚕丝蛋白内部还含有许多结构成分,例如各种二级结构和三级结构。
丝素蛋白的二级结构主要是β-折叠和α-螺旋。
这些二级结构在整个蛋白质中分布不均,部分区域形成β-折叠,而另一些区域则形成α-螺旋。
值得注意的是,蚕丝蛋白还含有大量的非晶质结构,即其内部有大量未结晶的氨基酸序列。
这些未结晶的氨基酸序列的存在哈多重要的意义,它们可以增加蚕丝蛋白的柔软性和延展性,从而使蚕丝具有更好的牢固性和亲肤性。
二、蚕丝蛋白的功能蚕丝蛋白的功能非常复杂,它在各种环境下都有着非常好的表现。
我们可以从以下几个方面来探讨蚕丝蛋白的功能。
1. 物理性质蚕丝蛋白的物理性质非常重要,它有着非常好的拉伸和抗压能力。
在人体上,蚕丝蛋白可以用于修复创伤,如人工角膜、皮肤移植等。
因为蚕丝蛋白具有很好的生物相容性和体内稳定性,不会产生毒性或者过敏反应。
同时,蚕丝蛋白的材料韧性也很强,在各种环境下都可以保持很好的长期稳定性,这使得蚕丝蛋白可以被广泛应用于工业、航空航天、体育用品、医学等各个领域。
2. 生物医学应用蚕丝蛋白还可以被广泛应用于生物医学领域。
例如,可将蚕丝蛋白进行定制化处理,使其能够用于组织工程方面的应用。
借助特殊的化学方法,蚕丝蛋白可以被转化为片状或者纤维,作为组织修复材料使用。
蚕丝蛋白的血管内种植也可以帮助患者解决心血管问题。
在肿瘤治疗方面,蚕丝蛋白的应用也有不错的前景。
由于蚕丝蛋白具有良好的生物相容性,可以被患者的身体所接受,因此可以被充分地利用于肿瘤治疗。
蚕丝蛋白的制备及其应用前景
蚕丝蛋白的制备及其应用前景蚕丝蛋白,是指由蚕蛹组织中提取的一种蛋白质。
它具有优秀的生物学特性,比如生物相容性、生物降解性等,因此在医疗、化妆品、纺织等领域都有广泛的应用前景。
本文将探讨目前蚕丝蛋白的制备技术以及未来的应用前景。
一、蚕丝蛋白的制备技术蚕丝蛋白的制备技术已经相对成熟。
一般是通过提取自然蚕丝或者人工培育蚕蛹获取,然后通过化学或物理方法分离纯化出蚕丝蛋白。
目前最常用的制备方法是采用氢氧化钠/硫酸或者草酸解丝法从自然蚕丝中提取蚕丝蛋白。
以氢氧化钠/硫酸法为例,可以将蚕丝蛋白分离出来,然后用乙醇反应生成蚕丝蛋白纤维素。
而这样制备的蚕丝蛋白具有较好的生物相容性和生物降解性。
值得一提的是,近年来,科学家们通过基因工程技术成功制备出蚕丝蛋白基因工程菌株,使蚕丝蛋白的生产规模得以大幅提升。
二、应用前景1. 医疗蚕丝蛋白的生物相容性和生物降解性是其在医疗领域被广泛关注的主要原因。
它可以制成止血纱布、可吸收缝线、人工血管等医用材料,已经在临床应用中得到验证。
2. 化妆品蚕丝蛋白具有优异的保湿能力以及较高的渗透性,可以作为化妆品中一种理想的活性成分。
近年来,有不少化妆品品牌推出含有蚕丝蛋白的产品,成为市场上备受追捧的商品。
3. 纺织蚕丝蛋白纤维的性能很好,具有优异的抗菌性、透气性和柔轻舒适的触感。
因此,它可以用于纺织品的生产,比如生产高档的服装、床上用品等。
4. 食品人工培育的蚕蛹是一种食用佳品,而蚕蛹中主要的蛋白质成分就是蚕丝蛋白。
近年来,中国的蚕蛹产业快速发展,蚕蛹制品也在外销中越来越受到国际市场的欢迎。
因此,蚕丝蛋白的应用前景在食品领域也十分广阔。
三、结语目前,蚕丝蛋白已经成为一种备受关注的新型材料,它的制备技术也在不断改进和完善。
未来,随着技术的进一步提升,蚕丝蛋白的应用领域也会逐渐拓展,带来更多的商业机会和社会效益。
医用蚕丝蛋白材料产业链上游关键技术的研究和开发
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研究蚕丝蛋白的生理和生物化学性质
研究蚕丝蛋白的生理和生物化学性质蚕丝蛋白是由家蚕(Bombyx mori)的幼虫产生的一种高分子化合物,其具有许多物理和生化特性,使其在许多应用领域具有广泛的用途。
本文旨在探讨蚕丝蛋白的生理和生物化学性质。
蚕丝蛋白的生物结构蚕丝蛋白具有丰富的β-折叠结构,这是由于其特殊的氨基酸序列决定的。
它由一种叫做“重复序列”的小分子构成,这些小分子定期重复,形成了多肽链。
其次,这种蛋白质结构中的某些部分是由同一肽链中的多个不同重复单元之间的氧化或交联反应形成的。
这种氧化反应能形成稳定的二硫键和其他烷基偶联反应,从而提高蚕丝蛋白的力学强度和稳定性。
蚕丝蛋白的生物学功能蚕丝蛋白在生物学中有许多重要的功能。
在家蚕幼虫和蛹的发育过程中,蚕丝蛋白由多种腺体分泌,并形成由2-3根纤维组成的复杂的丝制品,如蚕茧和蛹茧。
这些天然丝制品既耐久又柔软,透气性好,还有一定的透过红外线的能力。
除了经济意义以外,蚕丝蛋白还具有许多生物学功能。
它可以作为一种胶原蛋白的替代品,用于生物医学和组织修复领域的研究。
蚕丝蛋白还可以用作骨折修复和良性肿瘤治疗中的载体,在这些治疗中,蚕丝蛋白可以被化学修改,以使其更具抗肿瘤作用。
此外,蚕丝蛋白还可以通过化学法或微生物学方法合成许多有用的纳米材料,诸如颗粒、管和薄膜等。
它还可以与其他高分子量聚合物结合,以形成一些先进的材料,如共轭聚合物(CPs)、有机-无机杂化材料和高分子复合材料。
蚕丝蛋白及其衍生物的物理性质蚕丝蛋白与其衍生物的很多物理性质也使其应用于许多技术应用。
首先,由于其强大的拉力,蚕丝蛋白应用于生产坚韧的织物,如拱形织物、网织物、氨纶织物和弹性织物。
其次,由于其自带的抗菌性,蚕丝蛋白也被用于生产一些高级医疗用品,如创口敷料和导电生物材料。
这是由于其蚕丝蛋白分子间的特殊化学天然结构,从而能够确保其与各种细胞类型的良好交互作用。
其抗菌性能还将被用于生产一种名为“丝素”的皮肤敷料,它可以修复皮肤并治疗各种皮肤问题。
丝蛋白在生物医学领域中应用的研究进展
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6 2005 年 S I L K 第 期
2.3 药物缓释载体 由于丝素膜本身具有特殊多孔性网状膜结构,使其
具有优良的吸附及缓释功能,因此丝素可成为很好的药 物缓释剂。作为药物缓释载体应满足以下要求:一是开 始能较快地释放药物,使释药浓度超过该药物的最低有 效浓度而尽快达到疗效;二是能持续地释放药物,使体内 保持恒定的药物浓度,药物的药理活性持久,这样可降 低用药剂量,避免频繁进药,降低毒副作用,提高疗效。 张幼珠等 [12]实验表明施有药物的再生丝素膜能根据环境pH 值的变化控制药物的释放,可用作对人体特定部位进行 定向治疗的智能化药物控制释放载体。 2.4 组织工.1.1 丝素
蚕丝是由丝素蛋白和丝胶两部分组成,丝胶包在丝
收稿日期:2 0 0 4 - 04 - 0 9 基金项目:国家自然科学基金项目(5 0 3 7 3 0 3 1 ) 作者简介:曹惠,女,1 9 8 1 年生,在读研究生,专业为 纤维材料成型及其结构性能。
素蛋白的外部约占重量的 25%,蚕丝中还有 5% 左右的杂 质,丝素蛋白是蚕丝中的主要组成部分,约占重量的 7 0 % 。丝素蛋白中包含 1 8 种氨基酸,以甘氨酸、丙氨 酸和丝氨酸为主,由于与人体的皮肤和头发的角朊极为 相近,丝素可应用于人工皮肤。丝素经进一步处理可得 到小分子水解产物丝肽[ 1 ],丝素及丝肽具有易被皮肤、 毛发吸收的特点,目前作为新型高级化妆品原料,备受 青睐 。
蚕丝蛋白的综合利用和发展前景
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药物载体
蚕丝蛋白能够与药物结合,形成药物 载体,通过控制药物的释放速度和部 位,提高药物的疗效和降低副作用。
药物缓释剂
蚕丝蛋白可作为药物缓释剂,将药物 包裹在其中,实现药物的缓慢释放, 延长药物作用时间。
蚕丝蛋白在再生医学和创伤修复中的应用
创伤修复敷料
蚕丝蛋白具有良好的抗炎、抗菌和促进愈合的特性,可作为创伤修复的敷料, 促进伤口愈合。
合利用提供理论支持。
加强蚕丝蛋白提取、纯化和改 性技术的研究,提高其产量和 质量,降低生产成本,为蚕丝 蛋白的广泛应用提供技术支持
。
拓展蚕丝蛋白在医疗、美容、 环保等领域的应用范围,开发 更多具有创新性和实用性的产 品,满足市场需求。
加强国际合作与交流,引进国 外先进技术和管理经验,提高 我国蚕丝蛋白产业的国际竞争 力。
骨骼和软骨修复
蚕丝蛋白可以与骨骼和软骨细胞结合,促进细胞的生长和分化,用于骨骼和软 骨的修复治疗。
03
蚕丝蛋白在纺织品领域的 应用
蚕丝蛋白在高档纺织品中的应用
总结词
具有高附加值
详细描述
蚕丝蛋白由于其优良的质地和光泽,被广泛应用于高档纺织品中,如高档服装、 围巾、领带等,其产品价格高昂,深受消费者喜爱。
04
蚕丝蛋白的发展前景和挑 战
蚕丝蛋白的产量和生产成本
产量
随着养殖技术的不断改进,蚕丝蛋白的产量逐年增加,但仍 面临生产成本高、资源有限等问题。
生产成本
受养殖技术、原材料等因素影响,蚕丝蛋白的生产成本较高 ,限制了其在某些领域的应用。
蚕丝蛋白的创新研究和应用拓展
新技术研发
通过基因工程、生物技术等手段,提 高蚕丝蛋白的产量和品质,降低生产 成本。
蚕丝蛋白的合成及其仿生学应用的研究
蚕丝蛋白的合成及其仿生学应用的研究蚕丝蛋白是一种独特的天然蛋白质,在世界范围内有着广泛的应用价值。
其优异的物理化学性质和天然的生物相容性,赋予了其分别在医药、纺织、生物材料、电子等领域中的广泛应用。
本文将探讨蚕丝蛋白的合成及其仿生学应用的研究。
一、蚕丝蛋白的合成1.1 蚕丝蛋白的基础结构蚕丝蛋白是昆虫丝绸蛋白家族中唯一成纤维蛋白质,是由6种不同的丝素蛋白单体组成。
其中,丝素Ⅰ和Ⅱ是构成丝蛋白的重要组成部分。
在丝绸蛋白基因中,6种丝素蛋白基因分别编码了对应的丝素蛋白单体。
1.2 蚕丝蛋白的合成途径蚕丝蛋白的合成来源于蚕的蚕茧,主要以嫩茧为原料。
其产生的主要过程是经过松脱、热处理、碱性脱皮和酸性漂白等工艺步骤后,将蚕茧纤维的丝蛋白分离出来,再通过化学或生物合成方法将其转化为蚕丝蛋白。
二、蚕丝蛋白的仿生学应用2.1 蚕丝蛋白在医学领域的应用①仿生医学:由于蚕丝蛋白具有良好的生物相容性和水解性等特点,被广泛应用于仿生医学领域,如修复组织、修复器官等。
②药物增效:蚕丝蛋白是一种优异的药物载体,可以被用来增加药物的生物分布、延长药物的持续时间。
③伤口敷料:蚕丝蛋白具有良好的抗氧化性和抗菌性,适合用于伤口敷料等医用纺织品中。
2.2 蚕丝蛋白在纺织领域的应用①高档纺织品:蚕丝蛋白具有天然的闪光、柔软、透气、吸湿等特性,被广泛用于高档纺织品领域。
②功能性纺织品:蚕丝蛋白的优异物理化学性质使其可以被用于生产各类功能性纺织品,如保温、保湿等。
③医用纺织品:蚕丝蛋白的抗菌性、生物相容性和机械性能等特点使其适合用于医用纺织品中。
2.3 蚕丝蛋白在材料领域的应用①生物材料:蚕丝蛋白具有良好的生物相容性、弹性、耐久性等特点,可以被用于生产生物材料,如心脏修复材料、骨修复材料等。
②电子材料:蚕丝蛋白的特殊物化性质使其可以被用于电子材料领域中,如液晶显示器、太阳能电池等方面。
③环境友好材料:蚕丝蛋白是一种天然的、环保的材料,在制造过程中没有产生任何有害废气和废弃物,可以被广泛应用于环保方面。
蚕丝蛋白
蚕丝蛋白发展的综述安亭亭姚娟摘要简要介绍了蚕丝蛋白的组成和性能,具体叙述了蚕丝在服装、化妆品、食品、医药、医用材料、生物技术和环保领域等方面的应用和研究进展。
最后阐述了蚕丝蛋白广阔的发展前景。
关键词蚕丝蛋白;应用;进展;发展前景我国是世界上家蚕丝及柞蚕丝产量最大的国家,家蚕生丝产量约占世界一半。
一直以来绝大部分的蚕丝都被用来作为纺织材料。
自2O世纪70年代至今,国内外对蚕丝开发利用的研究逐渐延伸到食品、发酵工业新材料、生物制药、临床诊断治疗、环境保护、能源利用、医用材料及化妆品等领域。
1 蚕丝蛋白的组成及性能1.1 蚕丝蛋白的组成蚕丝蛋白质含量高达98%,主要由丝素、丝胶两种蛋白质组成,其中丝素占70%一80%,丝胶为20%~3O%【3J。
丝素蛋白由一条H链和一条L链通过s — s键结合而成。
丝素和丝胶蛋白均含有包括人体必需氨基酸在内的18种氨基酸。
丝素的主要成分是甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸、丝氨酸;而丝胶中则含有大量的丝氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸,其次是甘氨酸、苏氨酸和赖氨酸等。
丝胶中亲水性的氨基酸多于疏水性的氨基酸;而丝素中亲水性的氨基酸少于疏水性的氨基酸。
丝蛋白还含不超过0.7%的钾、钙、硅、锶、磷、铁和铜等多种无机元素。
1.2 蚕丝蛋白的性能从工业用材料的角度来看,丝蛋白与其它天然生物聚合物相比有如下的杰出特性l 4l:①材料均匀单纯,蛋白含量大于95%,由蚕丝即可得到纯的丝蛋白;②家蚕丝纤维无须使用有害的还原剂,用水透析后便能得到纯丝素蛋白溶液;③蚕丝可以随时随地通过对蚕使用人工饲料来得到;④使用加热、干燥、压缩、化学药品处理等,很容易改变它的结构;⑤能制成纤维、粉末、薄膜、溶液等多种形态。
⑥丝蛋白在醇类溶液中难溶,此特性有助于丝素蛋白用作生物材料,因为这种溶剂对活组织无害。
2 蚕丝蛋白的综合利用现状2.1蚕丝在服装领域方面的应用真丝织物有穿着舒适、手感柔软光滑、光泽和谐、华丽高贵等特点。
因此一直受到人们的青睐。
蚕丝蛋白生物医学材料的研究现状
万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据蚕丝蛋白生物医学材料的研究现状作者:侯春春, 张胡静, 李圣春, 成国涛, 徐水, HOU Chun-chun, ZHANG Hu-jing, LI Sheng-chun, CHENG Guo-tao, XU Shui作者单位:西南大学,生物技术学院,重庆400715刊名:丝绸英文刊名:SILK MONTHLY年,卷(期):2010(7)1.YANG Y M;DING F;WU J Development and Evaluation of Silk Fibroin-based Nerve Grafts Used for Peripheral Nerve Regeneration 20072.YANG Y M;CHEN X M;DING F Biocompatibility Evaluation of Silk Fibroin with Peripheral Nerve Tissues and Cells in vitro[外文期刊] 2007(9)3.何继银;劳杰人工神经预构的研究进展[期刊论文]-中国修复重建外科杂志 2005(09)4.FINI M;MOTTA A;TORRICELLI P The Healing of Confined Critical Size Cancellous Defects in the Presence of Silk Fibroin Hydrogel 20055.UNGER R E;WOLF M;PETERS K Growth of Human Cells on a Non-woven Silk Fibroin Net:a Potential for Use in Tissue Engineering 20046.ALTMAN G H;HORAN R L;LU H H Silk Matrix for Tissue Engineered Dnterior Cruciate Ligaments 2002(23)7.LI W J;LAURENCIN C T;CATERSON E J Electrospun Nanofibrous Structure:A Novel Scaffold for Tissue Engineering 2002WRENCE B D;MARCHANT J K;PINDRUS M A Silk Film Biomaterials for Cornea Tissue Engineering 20099.ALTMANA G H;HORAN R L;LU H H Silk Matrix for Tissue Engineered Anterior Cruciate Ligments 200210.MEINEL L;KARAGEORGIOU V;HOFMANN S Engineering Bone-like Tissue in Vitro Using Human Bone Marrow Stem Cells and Silk Scaffolds 200411.徐华;蒋青;王骏飞蚕丝人工腱止点转归动物模型的建立[期刊论文]-中国比较医学杂志 2007(05)12.程忠玲;邵建明抗凝血丝素蛋白材料的研究进展[期刊论文]-材料导报 2005(z2)13.滕野胜夫绢新素材の开发とその产业利用 199814.玉田靖;周耀祖蚕丝在医药领域的开发利用 1998(29)15.王维慈;金毕;欧阳晨曦高分子人工血管材料大鼠肌肉内的急性期反应[期刊论文]-生物工程学报 2010(01)16.汪忠镐;陈学明人工血管在血管外科中的应用[期刊论文]-临床外科杂志 2008(01)17.霍丹群;陈柄灿;侯长军人工血管及其研究进展[期刊论文]-中国医疗器械杂志 2004(03)18.SOONG H K;KENYON K R Adverse Reactions to Virgin Silk Sutures in Cataract Surgery 198419.MEINEL L;FAJARDO R;HOFMANN S Silk Implants for the Healing of Critical Size Bone Defects 200520.BUCKNALL T E;TEARE L;ELLIS H The Choice of a Suture to Close Abdominal Incisions 198321.HORAN R L;ANTLE K;COLLETTE A L In Vitro Degradation of Silk Fibroin 200522.PANILAITIS B;ALTMAN G H;CHEN J S Macrophage Responses to Silk[外文期刊] 2003(18)23.WANG Y;KIM U J;BLASIOLI D J In Vitro Cartilage Tissue Engineering with 3D Porous Aqueousderived Silk Scaffolds and Mesenchymal Stem Cells 200524.WANG Y;BLASIOLI D J;KIM H J Cartilage Tissue Engineering with Silk Scaffolds and Human AticularCondrocytes 200625.张锋BMP-2在体内外三维多孔丝素蛋白支架上的释放研究[期刊论文]-外国丝绸 2007(03)26.CHEN J;ALTMAN G H;KARAGEORGIOU V Human Bone Marrow Stromal Cell and Ligament Fibroblast Responses on RGD-modified Silk Fibers 200327.SOFIA S;MCCARTHY M B;GRONOWICZ G Functionalized Silk-based Biomaterials for Bone Formation 200028.饶燕刚;田卫东组织工程骨培养的分子机制[期刊论文]-国际口腔医学杂志 2007(01)29.李明忠;缪俊娜;柴玲华丝素/聚氨酯共混膜的性能[期刊论文]-丝绸 2002(07)30.杨建;刘琳;白利强抗菌肽改性蚕丝蛋白膜的细胞相容性研究[期刊论文]-丝绸 2008(08)31.张幼珠;吴徵宇;田保中抗菌药物丝素膜的研制及应用 1999(04)32.张幼珠;吴徵宇;田保中药物丝素膜的性能及在烧伤感染创面上的应用[期刊论文]-纺织学报 2001(03)33.吴徵宇丝素蛋白作为生物医用材料的研究[期刊论文]-材料导报 2000(09)34.陈剑平;刘德伍;毛远桂组织工程皮肤的结构和特性[期刊论文]-中国组织工程研究与临床康复 2008(24)35.MEHTA K;RAO R;CHANDRASHEKAR R Transglutaminases of the Lower Organisms 200236.SALTHOUSE T N;MATLAGA B F;WYKOFF M H ComparativeTissue Response to Six Suture Materials in Rbbit Cmea,Sclera,and Ocular Muscle 1977本文链接:/Periodical_sichou201007006.aspx。
蚕丝蛋白的生物学特性及其在医疗领域中的应用
蚕丝蛋白的生物学特性及其在医疗领域中的应用蚕丝蛋白作为一种天然蛋白质,在医疗领域中的应用越来越广泛,受到了广泛的关注。
它具有许多独特的生物学特性,包括生物相容性、生物降解性、生物活性和生物可塑性等。
在医疗领域中,蚕丝蛋白已经应用于组织修复和再生、药物输送、诊断成像和生物传感等方面。
在本文中,将对蚕丝蛋白的生物学特性进行简要的介绍,并探讨其在医疗领域中的应用。
一、蚕丝蛋白的生物学特性1、生物相容性蚕丝蛋白是一种天然蛋白质,不含毒性、致敏性和致癌性等有害物质。
其化学结构与人体组织中的胶原蛋白和弹性蛋白有相似之处。
因此,蚕丝蛋白具有较好的生物相容性,其对人体组织不会引起免疫反应和排异反应,能够在体内安全降解。
2、生物降解性蚕丝蛋白在人体内能够被水解酶降解,分解成小分子物质,最终通过肝脏和肾脏排泄出体外。
在体外环境中,蚕丝蛋白也能够被微生物和酶降解,起到环保作用。
因此,蚕丝蛋白具有良好的生物降解性,被广泛应用于组织修复和再生领域。
3、生物活性蚕丝蛋白具有一些生物活性基团,如粘附蛋白结构域、RGD序列等,能够与细胞表面的受体结合,促进生物体内的细胞黏附、增殖和分化等生物过程,对组织修复和再生具有积极作用。
4、生物可塑性蚕丝蛋白具有良好的可塑性,可以通过不同的生产工艺和加工方式来制备出不同形态和性质的材料。
例如,通过拉伸和加工可以制备出具有高强度和高韧性的蚕丝蛋白丝。
二、蚕丝蛋白在医疗领域中的应用1、组织修复和再生蚕丝蛋白具有良好的生物相容性和生物降解性,被广泛应用于组织修复和再生领域。
例如,蚕丝蛋白可以用于皮肤、骨骼、软骨和神经等组织的修复和再生。
研究表明,蚕丝蛋白支架可以促进骨骼再生,并且与自体骨移植相比,具有更好的生物相容性和较少的并发症。
2、药物输送蚕丝蛋白具有较好的生物降解性和可塑性,可以通过改变其结构和形态来调控其药物输送性质。
例如,蚕丝蛋白可以用于载药微粒、纳米粒子和胶束等药物输送系统的制备。
蚕丝蛋白在修复组织和工程材料中的应用研究
蚕丝蛋白在修复组织和工程材料中的应用研究随着科技的不断进步,人们对材料的需求也越来越高。
蚕丝蛋白作为一种天然材料,因其功效在生物医学、药物递送和工程应用等领域逐渐得到了广泛关注和应用。
本文将深入探讨蚕丝蛋白在修复组织和工程材料中的应用研究。
一、蚕丝蛋白与生物医学应用蚕丝蛋白的生物相容性、生物可降解、生物活性和良好的机械性能使其在生物医学应用中具有广泛的应用前景。
蚕丝蛋白修复组织是一种新兴的医疗技术,在肝脏、心脏、肾脏、神经和骨骼等组织修复中表现出极佳的效果。
例如,在骨重建中,蚕丝蛋白可作为骨骼支架和重建的载体,具有良好的空隙适应性,促进骨细胞生长。
研究表明,蚕丝蛋白支架材料对骨造成的反应是相似的,并增加了牙骨的生长和再生,说明其在骨折和愈合过程中非常有价值。
二、蚕丝蛋白与药物递送蚕丝蛋白是一种天然的生物材料,具有较好的生物相容性和生物可降解性。
在药物递送领域,蚕丝蛋白具有多种递送载体的优点,如良好的载药性能和稳定性。
在对癌症的治疗中,蚕丝蛋白可以作为一种非常重要的药物递送载体,搭载药物实现药物的缓慢释放,从而达到更好的治疗效果。
三、蚕丝蛋白与工程应用蚕丝蛋白在工程应用中具有良好的耐热性、机械强度和生物相容性,在轮胎、纤维等许多领域中都有广泛应用。
而在工程材料中的应用主要集中在两大方向,分别是蚕丝蛋白的制备和加工,以及蚕丝蛋白复合材料的制备。
在蚕丝蛋白的制备和加工方面,目前采用的主要方法是蚕丝蛋白的转化,即将蚕丝蛋白提取、加工成纺丝液,然后转化成纤维或薄膜的过程。
通过这种方法可以得到优良的产品性能,逐渐形成了一种新的蚕丝蛋白材料。
在蚕丝蛋白复合材料中的应用,其目的主要是为了提高材料的性能和功能。
例如,将蚕丝蛋白与生物陶瓷材料进行复合,可以增强材料的生物相容性和生物可降解性,并可促进组织修复。
此外,蚕丝蛋白也可以与碳纳米管等材料复合,以提高吸附材料的特性。
四、结论总的来说,蚕丝蛋白在修复组织和工程材料中的应用研究是一个非常重要的领域,在生物医学、药物递送和工程应用等领域具有广泛的应用前景。
蚕丝蛋白在材料科学中的应用
蚕丝蛋白在材料科学中的应用第一章:引言蚕丝蛋白是一种天然的、可生物降解的蛋白质材料,在许多领域中都有广泛的应用。
由于其独特的物理和化学特性,蚕丝蛋白被广泛用于医学、生物工程、材料科学、食品和纺织等领域。
材料科学中的蚕丝蛋白应用越来越多,如开发新的生物材料、生物传感器和高强度材料等。
第二章:蚕丝蛋白基本介绍蚕丝蛋白是一种由蚕蛹中分泌的纤维素蛋白质,具有天然的力学强度、可生物降解性和良好的生物相容性。
蚕丝蛋白的组成主要是谷氨酸、丝氨酸、天冬氨酸和精氨酸等氨基酸,并包含一些重要链和非多肽的成分。
由于其特殊的组成结构,蚕丝蛋白与其它蛋白质不同的特性可以赋予蚕丝蛋白特定的材料属性。
第三章:蚕丝蛋白在材料科学中的应用1.药物输送系统蚕丝蛋白可以被制成药物输送系统用于药物的输送。
由于其大分子结构和良好的生物相容性,蚕丝蛋白可以在人体内缓慢地释放出药物,从而提高药物的疗效和降低对患者的毒性。
2.生物传感器将蚕丝蛋白与纳米技术相结合,可以制成高灵敏度、高稳定性的生物传感器。
蚕丝蛋白可以作为生物传感器的载体,通过将生物分子或化学物质之间的相互作用转化为电信号或光信号,实现对生物分子的检测和识别。
3.生物医用材料蚕丝蛋白作为生物医用材料,由于其可生物降解性、低免疫原性和良好的生物相容性,被广泛用于组织修复和再生的相关领域,如人工骨骼、血管移植和人工皮肤等。
4.高强度材料蚕丝蛋白具有优异的天然机械强度和高拉伸模量,可以制成高强度的材料。
添加一些纳米级的物质或对其进行化学修饰,可以进一步提高其强度和刚度。
第四章:结论随着科技的不断发展,蚕丝蛋白作为一种天然、可降解、可生物相容的材料,在材料科学中的应用也越来越广泛。
它在药物输送、生物传感、生物医用材料和高强度材料等领域中显现出了许多的优越性,为人类的健康和生活带去了更多更好的选择。
同时,未来应该加强对蚕丝蛋白的研究,探索新的应用领域,提高蚕丝蛋白的性能和工艺,在材料科学领域中发挥更大的作用。
蚕丝丝素蛋白材料的生物降解性能研究进展
蚕丝丝素蛋白材料的生物降解性能研究进展徐亚梅;李明忠【摘要】Silk fibroin has good biocompatibility. However, being used as tissue engineering scaffold, one of the key factors should be considered, which is the biodegradation rate of the silk fibroin should match the formation speed of a new tissue. This article reviewed the research development of biodegradation properties of silk fibroin biomaterials at home and abroad in recent years. The results show that influence factors of materials degradation performance include material form, structure, mechanical and physiology environment of the implant point, etc. The detailed process and mechanism of degradation behavior influenced by these parameters will be the research emphasis in the future.%丝素蛋白具有良好的生物相容性,但其用于制备组织工程支架等生物材料时,制成的材料还需具备的一个重要条件是其降解速率与组织新生的速率相匹配.近年来国内外对丝素蛋白材料生物降解性能的研究进展表明,影响材料降解性能的因素包括材料的形态、结构、植入点的机械和生理环境等.这些参数影响降解行为的具体过程和机理将是今后的研究重点.【期刊名称】《丝绸》【年(卷),期】2011(048)005【总页数】4页(P19-22)【关键词】蚕丝;丝素;生物材料;降解【作者】徐亚梅;李明忠【作者单位】苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州 215021;现代丝绸国家工程实验室,江苏苏州 215123【正文语种】中文【中图分类】T5149生物医用材料是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织及器官,或增进其功能的新型高技术材料[1]。
蚕丝蛋白纳米材料的生物合成实验报告
蚕丝蛋白纳米材料的生物合成实验报告摘要:本实验旨在研究蚕丝蛋白的生物合成,并探究其在纳米材料制备中的应用潜力。
通过将蚕丝蛋白进行酶解和离子交联处理,最终制备得到具有纳米级尺寸的蚕丝蛋白纳米材料。
实验结果表明,蚕丝蛋白纳米材料具有优异的生物相容性和生物降解性,具备广阔的应用前景。
1. 引言蚕丝蛋白是一种天然多肽材料,具有良好的生物相容性和生物降解性,在组织工程、药物传递和生物传感器等领域具有广泛的应用潜力。
而纳米材料作为一种新兴的材料,具备独特的光学、电学和磁学等性质,可用于制备高性能的生物传感器和药物载体。
因此,将蚕丝蛋白与纳米材料相结合,通过生物合成的方式获得蚕丝蛋白纳米材料,对于拓展其应用领域具有重要意义。
2. 实验方法2.1 蚕丝蛋白的提取从蚕的丝腺中提取蚕丝蛋白,并通过重复洗涤、离心和冻干等步骤得到干燥的蚕丝蛋白粉末。
2.2 蚕丝蛋白的酶解处理将蚕丝蛋白粉末溶解于酸性酶解液中,在适宜的温度和时间条件下进行酶解处理,使蚕丝蛋白分解为较小的多肽片段。
2.3 离子交联制备蚕丝蛋白纳米材料将酶解后的蚕丝蛋白溶液与离子交联剂混合,并在适当的pH条件下搅拌反应一段时间。
通过离子交联作用,蚕丝蛋白分子间形成纳米级尺寸的网络结构,并形成稳定的蚕丝蛋白纳米材料。
3. 实验结果与讨论通过对蚕丝蛋白纳米材料的表征和性能测试,我们得到了以下结果:3.1 纳米材料的形貌观察使用扫描电子显微镜(SEM)观察蚕丝蛋白纳米材料的形貌。
结果显示,蚕丝蛋白纳米材料呈现出均匀分散的颗粒状结构,粒径在20-200 nm之间。
3.2 纳米材料的生物相容性通过细胞毒性试验评价蚕丝蛋白纳米材料的生物相容性。
实验结果表明,蚕丝蛋白纳米材料对肝细胞MC3T3-E1的生长没有明显的抑制作用,表明其具备良好的细胞相容性。
3.3 纳米材料的生物降解性通过酶解实验评价蚕丝蛋白纳米材料的生物降解性。
结果显示,蚕丝蛋白纳米材料在酶解液中逐渐降解,并释放出蛋白质片段,证明其具备优异的生物降解性。
丝素蛋白应用于生物医学领域的研究进展
丝素蛋白应用于生物医学领域的研究进展$李春峰1 王 韵2(1.西南大学蚕学与生物技术学院,重庆 400716;2.第三军医大学细胞生物学教研室,重庆 400038)摘 要 蚕丝的主要组成成分丝素蛋白有各种优良性能,随着对丝素结构研究的不断深入,其开发利用的研究领域也不断拓宽。
本文对目前丝素蛋白在生物医学领域的应用和研究方面进行了综述。
蚕丝是人类最早利用的天然蛋白质之一,享有“纤维皇后”之美称。
蚕丝的主要组成成分丝素蛋白有各种优良性能,随着对丝素结构研究的不断深入,其开发利用的研究领域也不断的拓宽,在生物医学领域上,丝素蛋白可用做药物缓释载体,丝素蛋白膜可制成人工皮肤,可作为功能性细胞培养基质等。
本文对目前丝素蛋白在生物医学领域的应用和研究方面综述如下。
1 丝素蛋白的结构丝素蛋白含有18种氨基酸,结构上由结晶区和非结晶区两部分组成。
结晶区主要由侧链较小的氨基酸残基组成,其中甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸占了85%,三者比例为3=2=1,按一定的序列结构排列成较为规则的链段,因此形成了结晶区。
带有较大侧基的苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等主要存在于非结晶区域。
丝素中极性基团约占29.5%,非极性基团占70.5%,因此丝素不溶于水且具有一定强度。
近几年来随着丝素蛋白分子生物学研究的进展,发现丝素蛋白是重链(H 链)、轻链(L 链)和p25分子以6=6=1结合而成的。
丝素蛋白的结晶区为较为紧密的!-折叠结构,在水中只发生膨胀而不溶解,亦不溶于乙醇。
在特定的处理条件下,丝素蛋白分子会发生无规则卷曲结构与!-折叠结构的相互转变,其形态可相应的表现为纤维状、粉状、膜状、凝胶状以及溶液状,而且这些形态之间可相互转变。
因此,丝素蛋白在应用方面体现出很大的灵活性。
2 丝素在生物医学领域的应用!." 丝素用作手术缝合线长期以来,外科手术的缝合线都使用真丝线,与尼龙、涤纶等合成纤维相比较,真丝缝合线细度小、拉伸强度大,容易打结且结头不易散开。
蚕丝蛋白生物高分子材料的应用研究新进展
蚕丝蛋白生物高分子材料的应用研究新进展邓连霞,张海萍,杨明英,朱良均(浙江大学应用生物资源研究所,浙江杭州310058)摘要:本文综述了浙江大学应用生物资源研究所生物资源高分子材料实验室近5年来在蚕丝蛋白(丝素和丝胶)高分子材料在高吸水材料、支架材料、医用生物材料等领域的应用研究成果。
关键词:蚕丝蛋白;丝素;丝胶;高分子材料中图分类号:S886.9文献标识码:A文章编号:0258-4069[2014]03-005-04New Progress in Applied Research of Silk protein biopolymer materialsDENG Lian-xia,ZHANG Hai-ping,YANG Ming-ying,ZHU Liang-jun (Institute of Applied Bioresources,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China )Abstract:This paper summarized the application research achivement of silk protein biopolymer materials in superabsor⁃bent polymer,scaffold,biomaterials and other fields of the laboratory of Bio-resources and Macromolecuar Material Insti⁃tute of Applied Bioresources,Zhejiang University in recent 5years.Key words:silk protein;fibroin;sericin;biopolymer materials基金项目:现代农业产业技术体系专项(CARS-22)作者简介:邓连霞(1986-),女,湖北荆州人,博士后,从事蚕丝蛋白生物资源高分子材料研究。
丝素蛋白材料在癌症治疗上的研究进展
丝素蛋白材料在癌症治疗上的研究进展丝素蛋白材料因其具有优良的机械性能、生物相容性和生物降解性等性能,已经从纺织材料逐渐转变为具有多种功能的普适性生物材料。
通过温和的方式,丝素蛋白可制备成颗粒、薄膜、多孔支架以及凝胶等多种形态,使得丝蛋白能够满足生物医用材料的不同需要,已被广泛应用于生物医学领域。
本文从作为瘤内载药系统,静脉注射载药系统,以及三维支架癌症模型,对丝素蛋白材料在癌症治疗中的研究进行了综合论述。
标签:生物材料;丝素蛋白;癌症治疗0 引言蚕丝蛋白是由家蚕腺体合成并分泌的一种天然高分子蛋白质。
蚕丝蛋白主要由丝素以及包裹丝素的丝胶组成。
丝胶蛋白大约占蚕丝蛋白的25~30%,是一种天然的粘合剂[1]。
丝胶蛋白会引起免疫反应,所以应在煮沸的碱溶液中将其除去[2]。
丝素由重链(分子量约为390 kDa)、轻链(分子量约为26 kDa)和糖蛋白P25以摩尔比6∶6∶1组成,重链与轻链以二硫键连接。
丝素蛋白是一种模块型聚合物,它是由丰富的亲水性片段连接着的疏水性β-折叠片段组成。
其中亲水性的链状片段主要为无规卷曲和α-螺旋结构,其赋予了丝素蛋白柔软、有弹性等特点。
而构成结晶区的疏水性β-折叠片段使得蚕丝蛋白具有较高的强度和韧性,保证了丝素蛋白材料具有较强的机械性能[1,3]。
除了较好的机械性能外,丝素蛋白材料还具有良好的生物相容性和生物降解性[1]。
丝素蛋白已经被组装成不同形式的材料,这使得这种生物聚合物能从传统的纺织行业过渡到广泛的生物医学行业。
以上这些优势,使得丝素蛋白在生物医学领域,尤其是组织工程,药物运载系统以及疾病治疗领域具有巨大的应用价值。
1 蚕丝蛋白材料在癌症治疗上的应用抗癌药物的绝大多数是难溶于水的,因此,能够结合和释放这些药物的生物运载材料将提高药物的生物利用度,并有助于更好的治疗效果。
丝素蛋白已被加工成薄膜[4,5],水凝胶[6],涂层[7],丝素棒[8],微球和纳米颗粒[9,10],以及3D支架[11,12]等参与到癌症治疗的研究中。
蚕丝的生物学特性及其应用前景研究
蚕丝的生物学特性及其应用前景研究蚕丝,是指由家蚕科家蚕的幼虫产生的由蛋白质构成的丝状物。
蚕丝通常用于制作丝绸以及其他纺织品。
除此之外,蚕丝还被广泛应用于医学、工程学、化学等领域。
本文将介绍蚕丝的生物学特性以及其应用前景研究。
一、蚕丝的生物学特性1. 蚕丝的分泌蚕丝是由家蚕幼虫分泌出来的一种丝状物。
幼虫通过口器将液态的蚕丝腺液分泌到外界。
该腺液经过自身的加工和处理,最终变成固态的蚕丝。
2. 蚕丝的组成蚕丝主要由蛋白质组成,其中含有许多稀有的氨基酸。
同时,蚕丝还含有丰富的甲基色氨酸和酪氨酸。
3. 蚕丝的性质蚕丝具有优异的物理力学性质,如抗拉强度、耐磨和弹性等。
此外,蚕丝还具有良好的可降解性和生物相容性等特点。
二、蚕丝的应用1. 纺织品制造蚕丝是制作丝绸和其他纺织品的主要原料。
蚕丝柔软、光滑、透气、吸湿、保暖等特性,使得其成为一种高档的服装材料。
2. 医学应用蚕丝具有生物相容性、可降解性等特点,使得其在医学领域应用越来越广泛。
蚕丝医用材料可以用于制造缝合线、修补组织、手术贴合等方面。
3. 工程学应用蚕丝具有优异的力学性能和生物相容性,可以用于制造高强度的纤维材料,如钢丝绳、汽车轮胎等。
此外,蚕丝还可以用于制造生物支架和人工血管等医疗器械。
4. 化学应用蚕丝是一种天然的高分子材料,其化学结构具有许多有机化学反应活性团。
蚕丝可以通过简单的化学修饰,产生新的化学性质。
因此,蚕丝在催化、分离、吸附等领域应用也日益广泛。
三、蚕丝的应用前景研究随着人们对环保、生物降解和可持续发展等问题的日益关注,蚕丝的应用前景也越来越广阔。
未来,蚕丝在医疗、环保、能源等领域的应用还有待进一步探索和研究。
1. 医学领域蚕丝可用于制造可降解的医用材料,如人工血管、生物支架等。
此外,蚕丝还可以用于制造新型的药物传输系统,如蛋白质药物、DNA药物和细胞药物的传输。
2. 环保领域蚕丝是一种可降解的材料,可以在自然环境下迅速降解,并且不会对环境产生污染。
蚕丝蛋白生物医学材料的研究现状
蚕丝蛋白生物医学材料的研究现状
侯春春;张胡静;李圣春;成国涛;徐水
【期刊名称】《丝绸》
【年(卷),期】2010(000)007
【摘要】针对蚕丝蛋白的结构和特点,综述了蚕丝蛋白作为人工神经、皮肤、骨骼、血管、肌腱、韧带和角膜等生物医学材料的功能开发和研究现状.
【总页数】5页(P18-22)
【作者】侯春春;张胡静;李圣春;成国涛;徐水
【作者单位】西南大学,生物技术学院,重庆400715;西南大学,生物技术学院,重庆400715;西南大学,生物技术学院,重庆400715;西南大学,生物技术学院,重庆400715;西南大学,生物技术学院,重庆400715
【正文语种】中文
【中图分类】TS149;TS102.33
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浅谈丝素蛋白在医学领域的研究进展
浅谈丝素蛋白在医学领域的研究进展蚕丝是由内层的丝素蛋白(Silk fibroin,SF)和外层的丝胶蛋白组成。
SF在蚕丝中的含量约为70%~80%,它具有两性荷电的特殊性能,没有毒性,具有良好生物相容性、降解性,而且与人体的亲和性也很好,同时还可以根据需要被加工成各种形状,譬如多孔、膜状以及管状等,对开发中的医用材料来说,是一种比较理想的素材。
本文将主要介绍由SF制成的多种医用材料以及SF在医学领域的研究进展和前景展望。
1 SF 的基本性质Gly、Ala、Ser这三种氨基酸是组成丝素蛋白的主要成份,这三种氨基酸大约能占到SF蛋白总量的85%,与人体的角朊(皮肤和头发的主要成份之一)成份十分相似。
在蚕丝中,除了主要含有的SF以外还含有丝胶蛋白,SF引起异常的免疫反应主要是丝胶蛋白,所以在SF的应用中,要尽可能的去除丝胶蛋白。
在制成的SF材料中,丝胶蛋白的含量越少,那么材料的生物相容性越好。
在SF 的空间结构中,比较紧密的折叠是一个结构部分,它不溶于水,但在一些比较特殊的中性的盐溶剂当中却能够进行无限的膨胀,可得到SF黏稠的液体形式,将SF的液体形式先行透析,然后除掉盐的成份就能够得到SF的纯溶液,对得到的纯溶液再进行一系列的处理(例如喷雾、喷丝及干燥等),就能够得到凝胶、薄膜、微孔材料等一系列的SF产品。
2 SF 在医学领域的应用人工皮肤人体的皮肤分为两层,即表皮层、真皮层。
其中有较强再生能力的是表皮层,而真皮层修复力很差,被严重损伤后不能再生。
真皮层发生严重的损伤后,我们只能通过移植的方法来进行治疗,但异体皮肤移植后的排斥反应严重影响着治疗的效果,故出现了多种的人工皮肤。
在体外,通过组织工程将人的成纤维细胞和角化上皮细胞置于SF材料上进行同时培养制成的人工皮肤,已经获得成功。
张幼珠等的丝素创面保护膜是应用SF制作成的,这种创面保护膜除了具有良好的柔韧性、透水性外,还与人体有很好的相容性,可以与损伤的创面良好粘附,并且可以先快后慢地把药物从保护膜里逐渐释放出来,能够起到了抑菌、杀菌、以及隔离保护创面的良好作用,促进皮肤的愈合。
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摘要:针对蚕丝蛋白的结构和特点,综述了蚕丝蛋白作为人工神经、皮肤、骨骼、血管、肌腱、韧带和角膜等生物医学材料的功能开发和研究现状。
关键词:蚕丝蛋白;生物相容性;生物降解性;生物医学材料中图分类号:TS149;TS102.33 文献标识码:A 文章编号:1001-7003(2010)07-0018-05蚕丝蛋白生物医学材料的研究现状侯春春,张胡静,李圣春,成国涛,徐 水(西南大学 生物技术学院,重庆 400715)Research Status of Silk Protein as Arti fi cial Tissue MaterialHOU Chun-chun, ZHANG Hu-jing, LI Sheng-chun, CHENG Guo-tao, XU Shui(College of Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400715, China )Abstract: Silk protein is a natural polymer material with good mechanical properties, chemical properties, biodegradability and good compatibility with human body. It is a good biomedical material. In view of the structure and characteristics of silk protein, this paper reviewed the status quo and development of silk protein as artificial nerve, skin, bones, blood vessels, tendons, ligaments, cornea and other features of biomedical materials, as while discussed the prospects for their development.Keywords: Silk protein; Biocompatibility; Biodegradability; Biomedical materials收稿日期:2010-03-18;修回日期:2010-05-08基金项目:重庆市科委科技攻关项目(CSTC2009AC1006)作者简介:侯春春(1986- ),女,硕士研究生,研究方向为生物材料。
通讯作者:徐水,副教授,硕士生导师,xushui@。
蚕丝是一种天然纤维,是人类最早利用的动物纤维之一,享有“纤维皇后”的美誉。
传统意义上,蚕丝是优质的服饰原料。
随着对蚕丝显微结构的深入研究发现,蚕丝的非服饰用途也非常广泛,如在食品、化妆品、保健品以及医学等方面的应用。
特别是随着现代组织医学的发展,丝素蛋白以其良好的生物相容性和生物降解性成为人工组织材料中的重要天然材料。
人体组织损伤的修复多采用自体移植,其优势在于供体与受体间的排异反应弱,生物相容性好,受损区域能在短时间内达到较好修复效果,缺陷是供体有限。
后期的研究中尝试采用异体移植,临床中虽不乏成功案例,但其缺陷也尤为明显,潜藏人畜共患病传播的危险,以及受体表现出严重的排异现象。
随着组织医学材料研究的兴起,新材料的开发逐渐替代了传统的治疗方法,已取得大量突破性进展。
如利用金属、陶瓷分别修复人体骨骼缺损和作为牙齿的替代品,人工多聚物合成人工晶体用作眼疾的治疗,或是利用硅胶作为人体脂肪的替代品。
大量的临床案例已证明以上材料的适用性。
但随着植入时间的增加,金属以及人工多聚物在体内血液和体液的作用下逐渐降解成小分子或溶出金属离子,引起受体局部炎症反应,严重者造成组织坏死。
近年来,天然材料的应用逐渐引起人们的关注,如胶原、蚕丝、纤维蛋白、几丁质、珊瑚、壳聚糖等。
1 蚕丝蛋白在生物医学应用方面的优势1.1 生物相容性作为组织的替代品,人工材料首先应具有较好的生物相容性,并适宜细胞的附着、延伸和繁殖。
生物相容性是由材料本身和结构决定的,一般分为材料表面的生物相容性和结构相容性两方面,表面相容性由材料表面的化学性质控制,影响细胞的贴附和延伸;结构上的生物相容性是指材料在空间结构上影响细胞的生长和繁殖[1]。
Bruce Panilaitis等[2]通过比较在不同蚕丝纤维表面培养小鼠的巨噬细胞1~7 d,证实了单纯的丝素蛋白不会产生免疫反应。
Gregory H Altman等[3]尝试在丝素做成的载体上培养成人的骨髓基质细胞,通过扫描电镜观察、DNA量化分析,以及胶原蛋白的测定,发现骨髓细胞能在丝素载体上正常生长。
Ronald E Unger等[4]在纯丝素膜上培养来源于人体不同组织的不同细胞,如上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞、角化细胞等,扫描电镜观察发现,所有的细胞都能在丝素膜表面贴附、延伸,细胞之间联系紧密。
其中绝大多数细胞能在丝素膜表面存活,并覆盖于整个膜表面和材料表面的凹陷,细胞的生长对材料的结构并无改变。
M Fini等[5]采用丝素凝胶修复兔大腿骨损伤并对比常用的乳酸乙交酯,以梁小骨的数量、厚度、间隙作为依据,证实丝素凝胶更有利于缺陷的恢复,相对于乳酸乙交酯材料更接近人骨的再生。
1.2 生物降解性材料的降解性也是衡量其能否作为组织替代品的标准之一。
理想的人工组织材料应具有与修复区组织细胞生长一致的降解速率。
同时,不能降低相关的力学性能,这样才能为新生组织提供相应的力学支撑。
降解后的单体不造成组织免疫反应。
研究表明:植入活体的丝素纤维,2个月内,其力学强度仍高于植入前力学强度的50 %[6]。
植入体内的蚕丝在一年里仍保持一定张力,而完全分解大约需要2年[7]。
所以,蚕丝作为一种蛋白质是可以降解的,并且植入人体内最终也会被吸收,只是降解时间比一般意义上的可降解材料要长。
L Meinel等[8]在多孔丝素支架上模拟体内骨细胞生长环境,培养人体骨髓干细胞5周,发现丝素支架缓慢的降解过程有利于羟基磷灰石的沉淀以及类骨小梁细胞的出现。
将该种材料植入小鼠的骨缺损区发现,5周内有新骨形成。
与当前的人工材料,如聚乳酸、聚乙二醇等相比,丝素的降解产物为小分子氨基酸,安全性更高,而人工材料的降解产物会通过降低环境的pH值而产生明显的炎症反应。
胶原蛋白作为当前研究最广泛的天然材料,在降解过程中同样无炎症反应,但降解的速度受到交联度影响,导致降解速度不易控制。
丝素的降解性可以通过改变丝素材料中的蛋白质结构,材料的孔隙率,孔径大小以及植入区域得到调控[9-10]。
2 蚕丝蛋白在生物医学领域的研究现状蚕丝最早被用作手术缝合线,相对其他缝合材料,蚕丝的亲和力和适应性非常强,在伤口愈合后可被人体吸收降解,患者免受拆线的痛苦[11]。
由于最初采用的蚕丝缝合线表面仍残留部分丝胶,引起炎症反应,所以在过去仅限于小范围使用,并未得到推广。
直至近年,人们对蚕丝的应用研究才逐渐扩大和深入,并逐年增加。
当前已有蚕丝在皮肤、神经、骨、血管、心脏等组织修复中的研究报道。
2.1 人工神经神经创伤修复是当今医学的一大难题。
由于创伤、疾病等造成的不规则神经创面,恢复过程中如果缺乏必需的填充物,将导致神经瘤的形成。
因此,自体移植到目前为止仍被认为是最有效的修复方法。
长期以来由于供体的严重匮乏,以及替代材料的研究进展缓慢,致使大量患者得不到及时有效的治疗。
修复神经的非神经材料有硅胶管、骨骼肌、动脉或静脉血管和几丁质等。
近十年的研究表明理想的神经修复材料必须具备以下条件:一是替代品需完全降解、无组织毒性,且能促进神经细胞的再生。
非降解性材料需通过后期手术取出。
二是人工神经在受体中存在较长时间来满足再生轴突通过远端吻合口。
三是替代品有足够的空间和表面通透性,满足雪旺细胞的生长和营养物质的运输[12]。
Y M Yang等[13]在丝素纤维上和丝素提取液中分别培养鼠背根神经和坐骨神经,通过与对照比较发现,丝素对2种细胞的存活和生长无负面效应,这为丝素作为神经材料的开发奠定了基础。
Yu Min Yang等[14]通过对丝素、自体移植材料和缺损空白材料在6个月内对雄性鼠坐骨神经缺损的修复效果的对比发现,含有丝素纤维的丝素修复材料不但具有较好的机械性能和可渗透性,而且修复效果接近自体移植。
由此表明:丝素在神经修复材料中具有较高的应用价值。
2.2 人工皮肤人体皮肤主要分为表皮和真皮,表皮位于皮肤的最外层,与外环境相接触,主要起保护作用。
表皮从里向外又分为:基底细胞层、颗粒层、透明细胞层和角化层。
正常情况下,基底细胞层不断分化,向外推移并不断替代角化层的衰老细胞。
小面积的创伤可以通过表皮细胞的爬行作用得到修复。
并且,利用皮肤细胞自己的爬行修复能力进行人工皮肤的研究,已付诸实践[15]。
丝素蛋白膜既有良好的透水、透气性,又对创面有较强的黏合力而无占位现象(即不影响人工皮肤覆盖下自体皮肤的生长),不被细菌穿透,而且遇湿更加柔软,与创面的贴附良好,再加上丝素蛋白膜光滑柔软、无刺激性,因此是人工皮肤和创面覆盖等极为理想的材料。
吴徵宇[16]用丝素膜制成人造皮肤创面保护膜和新鲜猪皮在兔身上做对比,试验结果显示,丝素膜的各项性能均优于猪皮。
张幼珠等[17-18]通过在丝素中添加抗菌药物制备得到具有抗菌作用的丝素膜。
临床试验表明,药物丝素膜既具有保护创面的作用,又具有清除细菌、控制感染的作用。
因此,兼有局部应用抗菌药物和作为创面覆盖膜的优点,用于烧伤感染创面,可有效地控制创面感染,促进创面愈合。
杨建等[19]通过化学改性的方法将抗菌肽Cecropin B 接枝到水不溶性蚕丝蛋白(丝素)膜表面,制备了具有良好、持久抗菌活性的蚕丝蛋白膜。
该改性蚕丝蛋白膜对小鼠成纤维细胞L929 的增殖没有明显的抑制作用,对细胞形态也无明显的影响。
再生丝素材料在皮肤修复过程中取得了巨大成功,但在使用过程中机械性能上的不足限制了它的应用范围。
为获得不同机械性质的丝素膜材料,研究人员尝试在制备过程中添加一种或多种物质,基于不同材料优势互补的构想,获得目的材料。
常用的改性方法有接枝和共混。
如李明忠等[20]制备的丝素/聚氨酯共混膜中,聚氨酯阻止了丝素蛋白质大分子链段间产生过多的氢键结合,降低了丝素的结晶度,增加了可自由伸展链段,加上聚氨酯主链本身具备很好的柔顺性,所以共混膜的强度,柔软性、弹性相对纯丝素膜有明显提高。
到目前为止,人们已尝试将丝素分别与壳聚糖、胶原、聚乳酸和聚己内酯等进行共混获得新的支架材料,以达到优势互补。
2.3 人工骨骼骨的修复必需有种子细胞、支架材料和生物调节因子3个要素[21]。