将药物输送到多孔组织工程支架内,可以提供局部高浓度的可控信号生长因 子。虽然丝素海绵主要作为组织工程支架来研究,但是其制备工艺的多样性和可 控的结构以及优良的机械性表明,丝素海绵也可以作为控制药物释放的载体。
将冷冻干燥制备的丝素蛋白和阿司匹林混合,得到的丝素泡沫能够持续释放 药效2.5 d[7],并且在这之后会呈现“爆发式”的释放。泡沫的平均孔径和形态取 决于冷冻温度、pH值和甲醇处理。载有单克隆抗体的冻干丝素水凝胶基质可以 持续38 d释放抗体。抗体释放主要受到疏水/亲水丝-抗体的相互影响,其次受到β 结晶区所占比重的变化引起水溶性改变的影响。
通过冷冻干燥或者致孔剂浸出的方法可以制备载有胰岛素生长因子I(IGF-I) 的多孔三维丝素支架[8]。通过这种方法我们可以实现从适合组织生长的培养基中 持续释放具有生物活性的生长因子。冷冻干燥后用甲醇处理可以增加β结晶区在 丝素蛋白支架中的含量。这样就可以降低胰岛素生长因子I初期的释放量,从而 实现胰岛素生长因子I总释放时间的延长。研究发现,在未载有生长因子的丝素 支架上培养人骨髓干细胞没有形成软骨细胞,但是在具有持续释放生长因子的支 架上培养人骨髓干细胞,其可以分化成软骨细胞。
1.2.5 微球和纳米颗粒
制备丝素蛋白微球的方法有许多种,比如模板法,喷雾干燥法、乙醇和冷冻处理诱导法、盐析法、油水乳化法、PVA-丝混纺膜浇铸法和水解法等。尽管丝 素蛋白纳米颗粒已经可以成功制备,但是由于其较小的体积和较高的比表面积导 致其使得药物快速释放,所以丝素蛋白纳米粒不适合用于药物存储。但是通过在 丝素蛋白水溶液中加入磷脂,冷冻干燥后再用甲醇或者氯化钠处理除去脂质小泡, 诱导丝素蛋白β折叠结构的形成。Wang等人[9]成功制备出了直径小于2 μm的丝素 微球,根据氯化钠处理的不同,这些微球可以在10到15 d内持续释放HRP,实现 药物控制释放的速度。
经过研究发现,通过控制乙醇添加量、冻干温度和丝素蛋白溶液浓度,可以 制备出大小为0.2 - 1.5 μm的丝素蛋白微球。Bessa[10]等人利用这种方法实现了生 长因子的包埋。
另一种制备丝素蛋白微球的简单方法是盐析法。Lammel[11]等人用磷酸钾盐 析法成功制备了丝素蛋白微球,直径大约为0.5 - 2 μm。通过调节pH值和丝素蛋 白浓度,可以控制丝素蛋白微球的二级结构和粒径,通过简单的吸附方式,微球 颗粒可以用来装载小分子药物。
Wang[12]等人基于混纺丝素和聚乙烯醇的相位差原理提出了一种简单高效制 备丝素蛋白微球和纳米颗粒的方法。微粒大小(300 nm - 20 μm)和分散性可以 通过改变丝素和聚乙烯醇的比例来控制,使用超声波也可以控制微粒的大小和分 散性。此外,他们还研究了丝素颗粒中释放的药物大小、疏水性以及电荷,证明 了丝素蛋白作为药物传递载体的适用性。
1.2.6 水凝胶
丝素蛋白凝胶速度受到温度、丝素蛋白溶液浓度和 pH 值的影响,并且可以 通过添加加速剂、超声和涡流处理来加快凝胶。通过严格控制水凝胶的制备工艺 过程,可以控制水凝胶的力学性能、孔隙率和凝胶时间。通过选择适当的凝胶条 件,可以使得丝素溶液长期保持液体状态,从而实现和其他组分充分混合,并在 注射到人体内后再凝胶化。
Hanawa[13]等人制备了含有维生素 B1 衍生物苯非胺(BTMP)的丝素蛋白水 凝胶,并且研究了 BTMP 释放性能和丝素蛋白溶液以及甘油的含量之间的关系。