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1、輕工科技2016年8月LIGHTINDUSTRYSCIENCEANDTECHNOLOGY化工與制藥第8期（總第213期）絲素蛋白水凝膠的研究進(jìn)展趙群（蘇州大學(xué)紡織與服裝學(xué)院，江蘇蘇州215123）【摘要】尋找更為有效的方法進(jìn)行組織修復(fù)一直是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。綜合性能優(yōu)異的支架材料是提高組織修復(fù)效果的關(guān)鍵，絲素蛋白由于具有良好的生物相容性、可降解性、可加工性及優(yōu)良的機械性能，在組織工程領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注?！娟P(guān)鍵詞】絲素蛋白；水凝膠；組織工程；生物醫(yī)學(xué)【中圖分類號】R318【文獻(xiàn)識別碼】A【文章編號】2095
2、-3518?2016?08-29-04心臟、血管、神經(jīng)、肌肉、骨等作為人體重要的組織器官，對疊，但無α-螺旋結(jié)構(gòu)[24]。絲膠具有較弱的力學(xué)性能且極易溶于熱人體生命活動起著重要作用，意外創(chuàng)傷、疾病等原因?qū)е碌慕M織水，可以通過脫膠過程與SF進(jìn)行分離[25]。絲蛋白是蠶絲主要組缺損和器官病變嚴(yán)重威脅人體健康，器官移植是目前最為有效成部分，隨著對其氨基酸組分及結(jié)晶結(jié)構(gòu)等理化性能研究的深的治療方法，但存在供體嚴(yán)重缺乏的問題。水凝膠性質(zhì)柔軟，能入[26-28]，國內(nèi)外對SF的應(yīng)用研究正從傳統(tǒng)紡織領(lǐng)域向生物醫(yī)藥保持一定的形狀
3、，能吸收大量的水，滲透性和生物相容性良好，領(lǐng)域拓展[29-31]。絲蛋白以其良好的生物相容性、生物降解性以及具有類細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)，常被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、組織工程領(lǐng)域的低免疫原性，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、組織工程材料、藥物緩釋組織修復(fù)[1-4]。尋找更為有效的方法進(jìn)行組織修復(fù)一直是再生醫(yī)載體和酶固定化材料等方面[32-35]。隨著對絲蛋白結(jié)構(gòu)和性能研學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。綜合性能優(yōu)異的支架材料是提高組織修復(fù)究的深入，絲蛋白基納米材料的功能化成為可能，絲蛋白的反平效果的關(guān)鍵，絲蛋白由于具有良好的生物相容性、可降解性、可行β-
4、折疊構(gòu)象如圖2所示。加工性及優(yōu)良的機械性能，能為細(xì)胞提供良好的環(huán)境，使細(xì)胞能夠在水凝膠內(nèi)均勻分布，在組織工程領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注，特別是具有類細(xì)胞外基質(zhì)納米纖維結(jié)構(gòu)的絲蛋白水凝膠正成為組織修復(fù)材料新的研究方向。本文介紹了絲素蛋白水凝膠的研究進(jìn)展、制備方法以及在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用情況。1絲蛋白綜述絲素蛋白是蠶絲的主要組成部分，它是一種天然的高分子嵌段共聚物，由18種氨基酸組成，一個絲素蛋白分子中包含有5263個氨基酸，主要是由非活性的甘氨酸（43%）、丙氨酸（30%）組成，也含有少量的活性氨基酸：絲氨酸（12.1%
5、）、絡(luò)氨酸（5.3%）、蘇氨酸（0.9%）、谷氨酸（0.6%）、天冬氨酸（0.5%）、賴氨酸（0.2%）可用于化學(xué)交聯(lián)改性，為制備絲素蛋白功能性材料提[5]圖1絲蛋白重鏈上的氨基酸組成和化學(xué)式供了可能，絲蛋白重鏈上的氨基酸組成和化學(xué)式如圖1所示。絲素蛋白具有良好的生物相容性和機械性能，對機體無毒性，無致敏和刺激作用，又可生物降解，其降解產(chǎn)物本身不僅對組織無毒副作用，還對皮膚、牙周組織等有營養(yǎng)與修復(fù)的作用[6-9]。上述性質(zhì)決定了絲素蛋白水凝膠材料是一種優(yōu)良的生物材料。目前，絲蛋白作為組織修復(fù)材料，已經(jīng)成功用于皮膚
6、、血管、韌帶、軟骨、骨、神經(jīng)等多種組織再生的基礎(chǔ)和臨床研究[10-22]。絲素蛋白分子以反平行β-折疊構(gòu)象為基礎(chǔ)，形成直徑約為10nm的微纖維，進(jìn)而在不同層級上繼續(xù)堆積，形成單纖維，即SF纖維[23]。絲膠對包裹在其內(nèi)部的絲素起著粘接和保護的作用，分子構(gòu)象以無規(guī)卷曲為主，分子空間結(jié)構(gòu)松散、無序，含有β-折圖2絲蛋白的反平行β-折疊構(gòu)象圖【第一作者】趙群（1989－），女，湖北人，碩士研究生，從事絲蛋白納米材料研究。292絲蛋白水凝膠的現(xiàn)狀及趨勢底物RH（苯酚或苯胺類單體）發(fā)生反應(yīng)，形成化合物HRP-II，絲蛋白水
7、凝膠材料的研究已經(jīng)拓寬到許多領(lǐng)域，比如：生物化合物HRP-II進(jìn)一步還原為最初的HRP狀態(tài)，其中R*是所形醫(yī)用材料、藥物設(shè)計、藥物釋放、生物礦化等，并在向更廣闊的應(yīng)成的自由基，這些自由基經(jīng)過重排、偶聯(lián)等反應(yīng)，生成2,6位碳碳相連的雙酪氨酸共價鍵，從而形成二聚體[39，40]。其優(yōu)點是用領(lǐng)域拓展。利用水凝膠來模擬細(xì)胞外基質(zhì)，以此作為三維支架材料模板，并在上面接種干細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞的體外培養(yǎng)，隨后將HRP穩(wěn)定性好，催化活性高不需要協(xié)同因子，生物相容性好，反水凝膠支架材料-細(xì)胞的復(fù)合體移植到體內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)損傷組織應(yīng)時間短。的
8、修復(fù)或來代替體內(nèi)病變的器官是具有臨床應(yīng)用價值的研究方向，有望實現(xiàn)受創(chuàng)傷組織的修復(fù)和功能重建。人體中的一些器官和組織如心臟、血管、神經(jīng)、肌肉、骨均具有明顯的多級有序結(jié)構(gòu)，并且表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能。傳統(tǒng)的水凝膠難以形成特定的有序結(jié)構(gòu)，使其在組織工程、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大的限制。近年來提高水凝膠力學(xué)強度，擴大水凝膠力學(xué)強度的調(diào)圖3HRP交聯(lián)反應(yīng)原理圖控范圍，制備高強度多級
