丝素蛋白作为组织工程生物材料的研究进展

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丝素蛋白作为组织工程生物材料的研究进展

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中国修复重建外科杂志20年2第2卷第2 08月 2期

3%。降解过程中丝素膜内孔孔径逐渐扩大，完全 2至

崩解。丝素膜经不同酶降解后平均相对分子质量由小 到大依次依为：白酶 XⅣ、原酶 IA、一蛋白酶，蛋胶 a糜

2丝素蛋白的应用 21丝素蛋白人工韧带和血管 .

经蛋白酶 XⅣ降解后的制品一半以上是游离氨基酸。 Hoa r n等【将蚕丝线浸入 3℃、1/ 】 7 mL蛋白酶 XⅣ mg

韧带由束状致密结缔组织构成，介导正常的关能 节运动及维持关节稳定。对于蚕丝的力学特性研究发

中降解，素肽链长度、纤维断裂强度和疲劳强度及丝丝质量均降低， 7d后溶液中有游离蛋白纤维及碎片；凝 胶电泳实验表明，素蛋白的相对分子质量由原来的丝 3 0万降低至 25万左右，明蚕丝比较适于较长时期 .表 的缓慢降解。

现，强度和刚度数值与人体韧带非常接近。Al n其 t ma 等【将多根蚕丝制成组织工程十字韧带， s】方法是将 3 0根单纤维丝组成 1股， 6小股成 1束， 3小束小每小每成 1大股，后 6大股成 1束，最大直接用作韧带基质。 经扫描电镜、 NA定量以及胶原含量等测试显示， D该支架材料能支持成人 B C的生长、散以及分化， MS s扩

1 丝素蛋白的生物相容性 . 2生物相容性是指材料与人体之间相互作用产生各种复杂的生物、理及化学反应。植入人体的生物材物

提示丝素蛋白是制作人工十字韧带的良好支架材料。 随着纤维材料和生物医学材料的不断发展，孔有隙的人造血管不断出现，并用于动物实验和临床研究。 家蚕丝素与人体角蛋白、胶原蛋白结构十分相似，具有 极好的人体生物相容性。我国始于 1 5 9 7年研制蚕丝

料必须无毒、无致敏性，组织、液和免疫等系统不对血 产生不良反应。去除丝胶的丝素蛋白纤维不会引起 T 细胞调节的体内应答，以支持细胞黏附、可分化和组织形成。D l【将三维网膜丝素蛋白支架植入大鼠皮 a等 s

】

人造血管，目前上海丝绸研究所已制成多种类型和不 同直径的真丝人造血管。T ma a【报道将丝素蛋 a d等 9】白硫酸化后具有阻止血凝的作用，用于制造人工血可

下 6个月后，上皮、管等新生组织填充，，少量巨被血伴 噬细胞和极个别多核巨细胞，无 T细胞免疫反应发但

生，无纤维化生成。通过免疫组织化学证实有血管也 内皮细胞特异表达产物、管性假血友病因子存在，血显示其具有良好的生物相容性以及引导了网状连接组织

管。丝素蛋白作为需求量很大的人造血管高新材料， 已开始在日本应用。 22丝素蛋白软骨和骨组织工程 .关节软骨组织工程修复的问题之一是软骨一材

生成，时有血管生成，同保证了网状连接组织的生存和 持久力。但是支架未降解，与皮下组织整合在一起，有效地诱导组织修复重建和再生作用。

料交互作用影响了细胞生长行为，如细胞表达和基质 沉淀。但丝素蛋白支架材料却不会造成去分化形成纤维细胞。文献报道，覆盖丝素蛋白的超薄玻片研用究丝素蛋白与软骨的初始黏附行为，结果为软骨重该建中设计支架表面的黏附性能提供了有用的信息【】 .。 o Me e等【】次将丝素蛋白做成三维多孔丝素蛋白 i l -首 n -

1 丝素蛋白与细胞培养 . 3通常将材料置于细胞生长环境中，察细胞在材观料表面或内部的附着速度、殖以及细胞形态，增以判断材料在细胞环境下是否适应。作为构成软骨、膜、筋细 胞间质等的胶原蛋白，是人体内含量最多的蛋白质，生理性质和材料性能独特，具有较低抗原性、良好细胞适

支架用于骨组织工程研究，将人 B C种植于支先 MS s架，植入鼠头盖骨创伤模型，明丝素蛋白可用于骨再说重建和再生，现出机械稳定性和持久性。Ho n 表 f n ma等【】挖用不同孔隙直径的丝素蛋白支架培养人 B C, MS s 分别比较 12~ 2 4g和 4 0~ 5 0g两种孔隙直 1 2 m 0 0 m径的丝素蛋白支架材料，现可通过支架几何学形状发控制骨组织工程构建。如果在丝素蛋白中导入带电化合物，加速其与钙、酸团的凝集

,一步将带有负可磷进电荷的 H结晶中的基团紧密凝聚，钙凝集量比未 A其处理的丝素蛋白有显著增加，这种方法在丝素表面用形成结晶物， X线透射验证含有人骨的主要成分，经证

应性和增强皮肤代谢作用等，泛存在于皮肤、广骨骼与结缔组织中。丝素蛋白具有类似胶原蛋白的性质，能 促进细胞生长。丝素蛋白因含有细胞结合结构域，利

于细胞粘连，可作为胶原蛋白的替代品。Y ma a等【 a d 】 研究发现丝素蛋白膜可促进人皮肤成纤维细胞生长， 并在丝素蛋白的氨基末端获得两个促进皮肤成纤维细胞生长的氨基酸序列。U g r【比较了人的内皮细 ne等 】胞、皮细胞、纤维细胞、上成神经胶质细胞、角化细胞和

成骨细胞在丝素纤维上的生长情况，结果显示除内皮 细胞外，所有细胞均能沿三维空间扩散，当细胞覆盖纤

明丝素蛋白具有骨结合性和附着性。 23丝素蛋白神经组织工程 .

维表面后，余细胞开始向纤维间隙伸展。细胞之间其 形成组织样结构，连接紧密。内皮细胞的情况不同，可能与内皮细胞本身性质有关。

各种创伤导致的周围神经断裂和缺损，目前采用手术直接吻合和自体神经移植两种方法修复，果均效不甚理想。科学家尝试研制用于神经修复的外科植入

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