丝素蛋白具有两种结晶形态,分别命名为 α 型和 β 型,但是丝素 α 型的分 子结构并非一般蛋白质中的 α-螺旋结构。所以,为了避免把丝素的 α 型和 α-螺 旋搞混,丝素的 α 型和 β 型一般分别称为 silkⅠ和 silkⅡ。平林洁等人[1]提出 silkⅠ 的晶体结构模型呈曲柄状,是介于 β-折叠与 α-螺旋之间的一种中间形态。Marsh 根据 X-射线衍射得出 silkⅡ的晶体结构模型为反平行 β-折叠结构,正是这种结构 赋予了丝素蛋白独特的机械强度和柔韧性[2]。

1.2 丝素蛋白在生物医学上的应用

1.2.1 人工血管

丝素蛋白由于其无毒性、无刺激性、以及优良的生物相容性和可降解性,而

被选中用于制备人工血管的生物材料。黄福华等人[3]将丝素蛋白涤纶涂层用甲醛 交联,固定于人工血管内外壁, 通过对处理后血管壁透水的能力、外观结构以及 机械性能等,在体外测试评价甲醛交联后丝素蛋白涂层人工血管是否可以被移植 到人体内,结果表明甲醛交联丝素蛋白涂层的人工血管比未处理过的人工血管渗 水率降低了 99%,达到了植入后不引起出血的目的,同时又解决了将白蛋白、明 胶或者胶原作为涂层材料带来的蛋白质性质不稳定,不容易提取和纯化,交联条 件严苛并且成本高等缺点。

1.2.2 人工皮肤

人体皮肤是人体最大也是最重要的器官之一,它就像一道屏障保护人体不受 外界侵害。但是当人体皮肤大规模受损时,比如烧伤,那么人体将要面对外界细 菌微生物等威胁。那么这个时候就必须要进行人体皮肤移植。但是人体自身皮肤 有限,异体移植又容易出现排异反应,此时人工皮肤就显得尤为重要。丝素蛋白 和壳聚糖都有良好的生物相容性、无毒性、透气性和吸水性等特点,是用来制备 人工皮肤的理想材料。黄旭[4]利用戊二醛作为交联剂,将丝素蛋白和壳聚糖交联 在一起制备人工皮肤。通过对其透气量,吸水率,扯断强度和溶失率进行考查, 发现丝素蛋白和壳聚糖两种优良的生物材料混合应用可以取长补短,符合人工皮 肤的要求。

1.2.3 脱胶丝素

脱胶丝素蛋白已经被加工成各种形式的材料,用于包括软组织固定网、手术 缝合线、组织工程韧带、肌腱以及血管等生物医学应用中。值得注意的是,Altman 等人[5]已经证实由于其高度符合人体前十字韧带复杂的机械性要求,并且支持细 胞粘附、分裂和分化而被应用到韧带组织工程中去。

药物浸泡过的丝素纤维制备的医用织物和纱线可以增强药物的疗效。Choi 等人[6]在不同温度,时间和pH的条件下,用强力霉素和环丙沙星两种抗生素浸泡 脱胶丝素,并用氢氧化钠对脱胶丝素处理不同的时间来诱导其化学性质和构象发 生改变。不同的加工方法和抗生素性质影响了药物加载和释放的性能。经过测试,浸泡过强力霉素的丝素纤维可以在48 h内抑制表皮葡萄球菌的生长而浸泡过环 丙沙星的丝素纤维可以在24 h内抑制表皮葡萄球菌的生长。

1.2.4 三维多孔海绵

再生丝素溶液通过水或者有机溶剂处理(六氟异丙醇)可以制备三维多孔丝 素海绵支架。海绵中的气孔可以通过盐处理、气体发泡或者冷冻干燥产生。支架 的形态和结构特征取决于丝素蛋白浓度、盐颗粒大小、使用水或者六氟异丙醇溶 液制备工艺等。丝素海绵的降解也受到孔隙大小、水或者六氟异丙醇溶液制备工 艺、丝素蛋白浓度等因素的影响。如果是通过冷冻干燥制备的三维海绵支架,那 么其孔隙大小取决于丝素浓度、凝胶温度和钙离子浓度。

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