五、丝胶蛋白的应用形式及制备方法

丝胶蛋白含有丰富的极性氨基酸和功能基团，采用不同的交联方法如物理交联、化学交联，再结合化学修饰、光蚀刻、模具成型或与高分子材料复合等手段，可以制备形式多样、功能各异的丝胶蛋白及其衍生物，应用于多种生物医学研究。

（一）丝胶水凝胶的制备及应用

水凝胶是以水为分散介质的凝胶，是具有三维网状结构的高分子聚合物。根据不同组织修复再生的需求，采用不同的方法可设计并制备不同类型的丝胶蛋白水凝胶，目前研究中应用的丝胶蛋白水凝胶主要包括以下几种类型：

1.从丝素突变型蚕茧185-Nds中采用LiBr法提取丝胶蛋白，使用化学交联剂戊二醛交联，可制备一种具有荧光特性和可注射特性的丝胶水凝胶，该水凝胶具有良好的细胞黏附性能，可促使多种细胞黏附和增殖。

2.采用家蚕蚕茧（白玉）经碱提法提取丝胶，经化学修饰和氧化葡聚糖交联制备而成丝胶/葡聚糖复合水凝胶，该水凝胶保持了丝胶蛋白本身的荧光特性，可实时示踪，具有监测体内药物释放及水凝胶体内降解的能力，并且可搭载抗肿瘤化疗药物抑制黑色素瘤的生长。

3.从丝素突变型蚕茧140-Nds中采用LiBr法提取丝胶蛋白，采用天然生物交联剂京尼平交联制备的丝胶水凝胶，不仅生物相容性良好，还具有神经保护和神经营养作用，能够支持小鼠神经元在糖氧剥夺的状态下存活，能作为治疗缺血性脑卒中的良好细胞载体。该丝胶水凝胶还可通过原位注射方式用于小鼠缺血性心肌梗死的治疗，使心功能得到显著改善。

4.从丝素突变型蚕茧185-Nds中提取丝胶蛋白，将丝胶蛋白和海藻酸钠按照不同的比例混合，以戊二醛和钙离子为交联剂制备的互穿网络（interpenetrating polymer network，IPN）水凝胶，不仅能克服海藻酸水凝胶机械强度差的特点，还使复合水凝胶具备了细胞黏附性。

5.从丝素突变型蚕茧140-Nds中采用碱提法提取丝胶蛋白，经甲基丙烯基修饰的丝胶蛋白与Irgacure 2959等光引发剂混合通过紫外光照射交联，可制备得到光交联的丝胶水凝胶，该水凝胶具有良好的生物相容性、可控性降解特性和可注射性，能够用于皮肤和软骨修复。

此外，还可以采用辣根过氧化物酶、乙醇等交联剂制备丝胶水凝胶。

（二）丝胶生物支架的制备及应用

组织工程生物支架是根据人体不同组织器官结构及功能特点设计制备的、能植入体内并与活体组织细胞整合的细胞外基质，是工程化组织的基本结构。理想的生物支架能够为细胞增殖提供良好的生长环境、三维空间及物理支持，其结构与原生正常组织相似、移植到体内能修复受损组织与器官，同时能随着组织修复的进程而降解。

王琳教授课题组从丝素缺陷型蚕茧中提取丝胶蛋白，使用天然生物交联剂京尼平制备丝胶水凝胶，再经模具成型、低温冻干后制备得到具备多孔结构、生物相容性高、机械性能良好的神经导管，该神经导管移植到大鼠坐骨神经离断损伤模型后，能有效修复受损神经，达到外周神经结构与功能的恢复。

（三）丝胶蛋白纳米颗粒的制备及应用

纳米颗粒是指至少在一个维度上小于100nm的颗粒。纳米药物载体已成为目前生物医学的研究热点。丝胶蛋白因具有独特的生物学特性，可作为制备纳米颗粒的良好生物材料应用于多种生物医学研究。目前研究中应用的丝胶蛋白纳米颗粒主要包括以下几种类型：

1.Cappello AR等使用丝胶蛋白与聚氰基丙烯酸乙酯混合制备成纳米颗粒，利用该纳米颗粒搭载降血脂药非诺贝特可显著提高药物在体内和体外的生物活性。

2.Kundu SC等使用丝胶蛋白和泊洛沙姆通过自组装的方式制备成纳米颗粒，搭载抗肿瘤药物紫杉醇，可显著抑制MCF-7细胞的生长。

3.王琳教授课题组利用自组装原理制备了多功能丝胶纳米药物载体。亲水性的丝胶蛋白，经pH敏感腙键修饰疏水性化疗药物多柔比星能形成嵌合体分子，该分子在水溶液中自组装可得到丝胶-多柔比星耦联纳米颗粒，在此纳米颗粒上进一步修饰叶酸分子，可制备靶向叶酸受体阳性肿瘤细胞的多功能药物载体。该药物载体具有良好的血液相容性，并可高效靶向肿瘤组织，同时响应肿瘤局部酸性环境精准释放化疗药物，达到特异性杀伤肿瘤的目的。