丝素蛋白在生物医药工程中的应用

丝素蛋白是蚕丝的主要组成部分,具有良好的生物相容性、降解性和力学性能,且安全无毒、原料易获得,早已成为生物医药材料制备和研究的热点.文章综述了丝素蛋白在降血糖、抑菌等方面的医疗保健作用,以及在药物缓释、止血、伤口愈合、组织工程支架等生物医药工程领域及其他生物医学材料中的应用与开发前景.     

丝素蛋白抗凝血材料的改性研究进展

丝素蛋白是一种具有良好生物相容性的天然高分子材料,被广泛应用于药物控释、组织工程、细胞培养支架等生物医学领域。随着丝素蛋白医用材料的内植性研究逐渐深入,丝素蛋白材料抗凝血性研究成为较为活跃的新兴领域。本文重点概述了材料的抗凝血原理,并对丝素蛋白抗凝血的改性方法做了整理。     

磺酸化丝素蛋白的二级结构及免疫原性研究

以丝素蛋白为原料,采用偶氮盐法进行修饰获得磺酸化丝素蛋白。利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FT-IR)仪获取磺酸化丝素蛋白及不同有机溶剂处理后的样品光谱,通过傅里叶自退卷积、二阶导数及曲线拟合方法测算磺酸化丝素蛋白各二级结构比率的变化,并对其免疫原性进行动物试验分析,探讨磺酸化丝素蛋白在医学组织工程的应用价值。冷冻干燥得到的磺酸化丝素蛋白二级结构β-折叠、无规卷曲、α-型、β-转角的比率依次为10.97%±1.32%、59.92%±2.72%、17.50%±2.13%、11.61%±1.17%。磺酸化丝素蛋白经不同种类有机醇溶剂处理后,诱导二级结构变化的速度不同,并随着处理时间的延长,诱导磺酸化丝素蛋白结构改变的速率减缓。经有机醇溶剂处理后,二级结构中的无规卷曲转变成SilkⅠ型的α-型,然后转变成较稳定的SilkⅡ型的β-折叠,且在不同溶剂中无规卷曲和α-型间可相互转化。通过小鼠脾细胞(T、B细胞)的刺激反应性试验发现磺酸化丝素蛋白的免疫原性低。研究结果表明,磺酸化丝素蛋白具有较低免疫原性以及其二级结构可以通过有机醇类进行调节的特点,有望开发成为一种生物相容性优良、可降解吸收的组织工程及药物缓控释材料。     

基于自组装的丝素蛋白材料应用研究进展

分子自组装是当今化学和材料科学发展的前沿，也是孕育先进材料的摇篮。家蚕丝素蛋白分子是研究大分子自组装的良好材料，近年来研究者对丝素蛋白的自组装进行了诸多研究，从基础理论到应用实践都取得了一定的成效。本文介绍了丝素蛋白材料分子自组装的应用发展现状与最新的研究进展，包括丝素蛋白的分子自组装方法和应用的研究。丝素蛋白分子自组装应用的研究，不但可以拓展丝素蛋白的多元化应用，而且会促进新型材料的发展。     

不同条件制备的血管样蚕丝编织物小口径管状支架及其形态结构与细胞毒性测定

为了开发适合临床应用的新型人工血管,以蚕丝编织物为芯层,模拟天然血管组织结构制备了一种丝素蛋白(SF)多孔管状支架。研究丝素蛋白与交联剂聚乙二醇双环氧甘油醚(PEG-DE)的配比、丝素蛋白浓度和冷冻温度对管状支架成型及结构的影响,并进行管状支架的体外细胞毒性试验。交联剂和丝素蛋白的配比与管状支架上丝素蛋白的覆盖度密切相关,SF与PEG-DE的质量比在1.0∶0.5~1.0∶1.0范围内,管状支架成型较好;丝素蛋白浓度越高,管状支架内部孔径越小,孔密度越高;冷冻温度越低,管状支架孔径越小。通过调节丝素蛋白浓度和冷冻温度可以控制支架内部孔径在50~300μm之间。采用MTT法测定PEG-DE交联的丝素蛋白管状支架没有明显的细胞毒性,具有进一步临床应用研究的价值。     

丝素组织工程支架的研究进展

随着组织工程学的兴起,丝素组织工程支架也已成为丝素生物材料研究的热点,以丝素为材料的多种形态的组织工程支架已用于各种细胞组织构建的研究。主要介绍丝素组织工程支架的制备,以及丝素组织工程支架用于骨、软骨、韧带和肌腱等细胞组织构建的研究进展,并展望丝素作为组织工程支架材料的研究发展趋势,以期为丝素组织工程支架的深入研究提供参考。     

丝素蛋白缓释微球的研究进展

微球是以高分子材料为载体包裹或吸附药物而制成的微小球状实体,粒径范围一般为1～500μm。丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然蛋白质,具有良好的生物相容性、可降解性和理化性能,被广泛应用于手术缝合线、人工皮肤、组织工程材料、细胞培养基、药物缓释载体等。以丝素蛋白为原料制备的丝素微球,具有比表面积大、可生物降解、生物相容性好等优点,因此被广泛地研究。本文介绍了丝素蛋白缓释微球的研究现状,并对丝素微球的发展前景做出了展望。     

丝素蛋白水凝胶的凝胶机理及改性方法研究进展

水凝胶材料由于具备与人体软组织相似的特性而极具医用价值。以丝素蛋白为原料,采用有机溶剂诱导法可将丝素蛋白的凝胶时间由数天缩短到数小时;用碳化二亚胺(EDC)作活化交联剂制备的丝素/胶原复合水凝胶其储存模量可达10k Pa;通过酶催化作用交联形成的丝素蛋白水凝胶植入动物体内后,兼具良好的组织相容性与可生物降解性。本文首先阐述丝素蛋白水凝胶的凝胶机理,然后系统介绍了国内外多种丝素蛋白水凝胶的制备与改性方法及其基础原理,分析了丝素蛋白水凝胶作为新型生物材料在未来的临床医学应用中具有的巨大潜力,并提出了今后该领域需要攻克的基础理论问题与产品临床应用需要解决的技术问题。     

丝素纳米纤维及丝素复合纳米纤维在生物医学材料领域应用的研究进展

丝素蛋白独特的氨基酸组成和空间结构,使其成为一种具有良好生物相容性和可降解性的生物材料,采用高压静电纺丝技术制备的丝素纳米纤维与丝素复合纳米纤维更是赋予了丝素纤维在生物医学材料领域更为良好的应用性能。本文系统介绍了近年来静电纺丝素纳米纤维及丝素复合纳米纤维在生物医学材料(包括骨组织工程材料,软骨、伤口、神经和血管修复材料,药物缓释材料等)领域的应用及改性研究进展,在此基础上简要展望了静电纺丝素纳米纤维研究需要创新的重点课题。     

丝素蛋白作为药物载体的研究进展

丝素蛋白作为一种具有优良性能的天然高分子材料,在生物医学领域被深入研究。丝素蛋白材料形态易塑,生物相容性良好,生物降解性可控且降解产物无毒,因此是理想的药物载体。本文综述了丝素膜、丝素凝胶、丝素纳米纤维和丝素微球等不同类型的药物载体,并展望了其研究和应用前景。     

一种新型丝素支架材料的体内降解试验

将制备的冷冻致孔新型丝素支架材料植入兔耳皮下进行体内降解试验,评价丝素支架材料的降解规律以及生物相容性。对植入丝素支架材料的兔耳进行肉眼外观观察、组织切片观察和扫描电子显微镜观察。肉眼外观观察发现植入丝素支架材料部位的皮肤无明显红肿,经过28周左右皮下材料植入部位的突起逐渐消失;组织切片观察发现该丝素支架材料引起的组织反应较弱;扫描电子显微镜在28周时只观察到将近消失的丝素支架材料种植腔,表明材料已基本降解。相比之下28周时丝素膜仍完好,无明显降解。研究结果表明,冷冻致孔新型丝素支架材料有望开发为一种生物相容性优良的可降解吸收性组织工程支架材料。     

不同结构丝素蛋白对羟基磷灰石结晶的调控作用

探讨不同结构丝素蛋白对羟基磷灰石结晶的影响,可为羟基磷灰石/丝素蛋白复合材料应用于骨组织工程支架材料的研究提供依据。用中性盐水解的方法获得以无规卷曲结构为主的丝素蛋白(SF),再经乙醇处理得到具有β-折叠结构的丝素蛋白(ALSF)。以两种不同结构的丝素蛋白作为羟基磷灰石(HA)沉积的有机模板,通过共沉淀的方法获得HA/SF和HA/ALSF复合粉末。利用红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对复合材料样品进行检测和分析表明,2种丝素蛋白均对HA晶体的形核和生长产生影响,但不同结构丝素蛋白调控生成的复合材料其形貌和结晶尺寸有所不同。     

抗凝血医用硫酸化丝素蛋白材料的生物相容性评价

将家蚕丝素蛋白通过化学接枝反应制备具有抗凝血功效的硫酸化丝素蛋白医用材料。经动物的热原试验、皮内刺激试验、皮肤致敏试验、急性毒性试验以及体外溶血试验,对硫酸化丝素蛋白进行生物相容性评价。结果表明:3只注射受试硫酸化丝素蛋白溶液后的家兔体温仅升高0.2、0.3、0.1℃,未引起热原反应;家兔试验部位和周边组织出现的少量红斑或红肿在72 h后自然消退,无刺激反应;涂抹受试溶液后连续3 d,小鼠的试验部位和周边组织均未出现红斑、水肿等致敏反应;小鼠腹腔注射受试溶液后生理活动及生长正常,无毒性反应;受试溶液在体外溶血试验中无溶血现象。各项试验结果提示:硫酸化丝素蛋白材料有良好的生物相容性,具有在生物医学材料领域应用的前景。     

冷冻干燥丝素粉末的性质

对丝素溶液经冷并干燥制得的丝素粉末的性质进行的研究表明,丝素溶液经冷冻干燥得到的丝素粉末易溶解于水,得到的溶液同一般丝素溶液一样能形成丝素凝胶和丝素膜,但丝素膜的强度有下降趋势,伸长度有增加趋势。对丝素粉末进行高温高湿处理后,丝素粉末的溶解性下降,溶解丝素粉末制得的丝素膜的强度、伸长度下降。     

纳米TiO2/丝素复合膜与普通丝素膜的分子构象差异成因分析

在制备纳米TiO2 /丝素复合膜的基础上 ,以普通丝素膜作对照 ,进行了原子力显微镜观察 (AFM)、扫描电子能谱分析 (EDS)和差热分析 (DSC)。复合膜比普通丝素膜有明显的凹凸 ,纳米TiO2 以粒径 5 0nm均匀分散 ,无明显团聚。复合膜的结晶度高于普通丝素膜 ,吸热最高峰温度高于普通丝素膜 2 8℃。加入TiO2 有利于增大丝素膜中结晶区的比例 ,促进丝素无规卷曲构象 β 折叠构象的转化。     

蚕丝蛋白带电荷数的研究

蚕丝蛋白在不同pH介质中的带电荷数对蚕丝织物染色、接枝改性等具有重要影响。采用蚕丝蛋白中极性氨基酸残基的电离常数计算了家蚕丝素蛋白、丝胶蛋白和柞蚕丝素蛋白所带电荷数与介质pH变化的关系,并通过测定蚕丝蛋白带电荷数与其丝绸试样对阴离子染料(活性艳蓝X-BR 140%)和十六烷基三甲铵吸附量的变化进行了验证。结果表明:家蚕丝素蛋白和丝胶蛋白在pH1～3时带正电荷、pH4～14时带负电荷,柞蚕丝素蛋白在pH1～4时带正电荷、pH5～14时带负电荷,家蚕丝素蛋白、丝胶蛋白和柞蚕丝素蛋白的等电点分别为3.6、3.3、4.2;家蚕丝素蛋白和丝胶蛋白的电荷急剧变化的区域在pH3～5和pH9～11,柞蚕丝素蛋白的电荷急剧变化的区域在pH2～4和pH9～11;家蚕和柞蚕丝蛋白在不同带电荷数时对阴离子染料和十六烷基三甲铵吸附量的实验值和理论值基本一致,蚕丝蛋白带电荷数随pH变化的理论计算结果可靠。     

采用吡啶三氧化硫制备硫酸化丝素及其抗凝血性能检测

硫酸化丝素是一种新型的蛋白基抗凝血医用材料。以丝素蛋白和吡啶三氧化硫为原料制备可溶性硫酸化丝素。对硫酸化处理不同时间获得的丝素蛋白样品进行红外光谱检测,结果表明用吡啶三氧化硫处理可溶性丝素蛋白2h以上可以将SO42-接枝到丝素蛋白上,当处理时间达到6h后含硫量达到最大值(1.26mmol/g)。将此硫酸化丝素配制成质量浓度为0.8mg/mL的溶液,其抗凝血效果能达到0.06mg/mL肝素钠的抗凝血水平,使血液在1h内不会凝固。该制备方法简单易行,得到的硫酸化丝素的抗凝血效果良好,有望进一步开发成为新型医用抗凝血材料。     

纳米二氧化钛-丝素复合膜的溶解性初探

研究了纳米二氧化钛在丝素溶液中的分散性 ,制备了不同配比的纳米二氧化钛—丝素复合膜 ,并对复合膜和纯丝素膜的溶解性能进行了初探。发现复合膜的溶失率比纯丝素膜的溶失率有所下降 ,认为添加二氧化钛纳米粒子的丝素可用于纤维、织物的功能性整理