蠶絲纖維的應(yīng)用

1、絲素是源于蠶絲的天然 高分子蛋白質(zhì) ，其含量占蠶絲的70% 80% ，含有 18種氨基酸，其中的 11種 人體必需氨基酸 ;另一方面，絲素蛋白對(duì)人體無(wú)毒 害作用 ，安全可靠，具1有良好的 生物相容性 ，適于開發(fā)成 功能 性材料因此，隨著對(duì)其獨(dú)特 氨基酸組成及 結(jié)晶結(jié)構(gòu) 等理化特性研究的深入，國(guó)內(nèi)外 對(duì)絲素的應(yīng)用正從 傳統(tǒng)的紡織領(lǐng)域積極向領(lǐng)域探索，絲素蛋白在 生物醫(yī)學(xué) 材料領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛和深入。1 絲素蛋白在 固定化酶 和抗體方面的研究與應(yīng)用絲素作為固定化載體材料的研究早在上世紀(jì)八十年代就有報(bào)道。從最早采用絲素蛋白材料固定 葡萄糖氧化酶 開始，目絲素蛋白材料已被研究用于固定多種酶和抗體。

2、2黃晨等曾研究過(guò)絲素膜固定青霉素 ?；?。他們以絲素蛋白膜 和 Sephsrose CL4B（交聯(lián) 瓊脂糖）為載體固定青霉素酰化酶（PA），詳細(xì)研究了固定化前后 酶性質(zhì)的變化。結(jié)果表明與自由酶相比，固定化酶的熱 穩(wěn)定 性及 pH 值穩(wěn)定性有很的提高， 此外研究發(fā)現(xiàn)用絲素蛋白膜為載體比用sepharose為載體制備的固定化酶具有高的熱穩(wěn)定性，顯示了絲素蛋白作固定化酶載體的優(yōu)越性。絲素膜也可以與其它物質(zhì)一起形成共混膜來(lái)固定各種酶。紀(jì)平雄等 3曾用絲素 -殼聚糖 合金 膜固定 超氧化物歧化酶 。他們采用富含自由氨基的絲素-殼聚糖合金膜為載體，吸附 固定從 柞蠶蛹 提取 分離 的超 氧化物 歧化酶 （

3、 SOD ），研究并確定了固定化的最佳條件，分別為酶濃度38U/ml 、 pH6.3 、溫度 4 8、時(shí)間 15h 。制得的固定化 酶活力 為 89.1U/g載體，酶的活力回收達(dá)到 35.9% 。絲素蛋白固定酶一般采用簡(jiǎn)單包埋法和共價(jià)交聯(lián)法。朱祥瑞47用絲素蛋白為 基質(zhì) 利用 些方法 先后研制了絲素固定化糖化酶、絲素固定化過(guò)氧化氫 酶、絲素固定化 果膠酶 、絲素固定化-淀粉酶 等，得出固定后的酶對(duì)不良環(huán)境 的抵抗 能力 較強(qiáng)，有較長(zhǎng)的操作半衰期、最適 反應(yīng) pH 和最適反應(yīng)溫度范圍較廣，酶的活力也有所提高。除了固定酶以外，絲素蛋白還能固定一些抗體。若在絲素膜表面固定抗體，然后再安裝氧電極， 就

4、制成 免疫傳感器。 用固相及過(guò)氧化酶標(biāo)記的單克隆抗體 ，測(cè)定 腫瘤表識(shí)器功能的甲胎蛋白 。測(cè)定后把結(jié)合的 抗原在酸性 緩沖液 中分解，然后使其固相抗體再生 ，反復(fù)使用 830 次以上，其抗體的固定仍然非常穩(wěn)定。日本鐘紡株式會(huì)社就是利用絲素固定單克隆抗體的原理，成功開發(fā) 癌癥 自動(dòng)診斷儀，取得了很好的效果9。2 藥物 緩釋載體方面的應(yīng)用特殊的多孔性網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)使絲素膜具有優(yōu)良的吸附及緩釋功能，丙烯 酰接枝能大大提高凝膠 態(tài)的水及乳化油的穩(wěn)定性，從而抑制揮發(fā) 性成分的 蒸發(fā) ，延緩經(jīng)過(guò) 皮膚吸收 的藥物釋放速度，成為很好的藥物 緩釋劑 。閔思佳等人10 曾研究過(guò)絲素蛋 白藥物吸收釋放 性能 與調(diào)控。

5、結(jié)果表明， 羧基 酰胺化修飾可在一定程度上能改變絲素凝膠材料對(duì)離子 型藥物的吸收、釋放性能。 11也曾作過(guò)關(guān)于絲素蛋白作為藥物控制 釋放材料的研究。他們張幼珠、吳徵宇等人研究了以絲素蛋白作為藥物載體，以消炎痛 （吲哚美辛 ）和利福平 作為模型藥物的含藥物絲素膜的制備方法 ;并采用體外釋藥方法，測(cè)定、探討了絲素膜厚度、形態(tài)及藥物用量對(duì)藥物釋放性能的影響。 研究結(jié)果表明， 絲素蛋白是一種較 理想 的藥物控制釋放材料。這預(yù)示了絲素膜作為 創(chuàng)傷覆蓋材料具有天然的獨(dú)到之處。添加其它成分， 利用化學(xué)改性的方法可以提高材料的各種性能。Rujiravanit R等 12制備了用于藥物釋放的交聯(lián)殼聚糖/ 絲素共

6、混膜。它是用 戊二醛 作為交聯(lián)劑，通過(guò)溶液鑄造技術(shù)而形成的。在共混膜的藥物釋放時(shí)監(jiān)測(cè)共混膜的各種成分。 茶堿、二氯苯 二磺酸鈉、 阿莫西林 和水楊酸 作為典型的藥物。釋放實(shí)驗(yàn)是在37下緩沖液中pH 分別為 2.0 、 5.5 和7.2 下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)含有 80% 殼聚糖的共混膜在pH 為 2.0 時(shí)顯示了典型藥物釋放的最大值，也顯示了共混膜的膨脹能力。3 絲素蛋白在抗血凝性材料上的應(yīng)用因?yàn)榻z素蛋白中含有許多由6 種氨基酸（ Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser ）殘基交替排列的結(jié)構(gòu)，根據(jù)最近 遺傳因子排列的 分析 理論，絲素的氨基酸排列得到闡明，這種以6種殘基的重疊結(jié)構(gòu)為主的物質(zhì)，

7、其中Ser 之間的距離，與肝磷酯中被認(rèn)為是抗血凝作用的重要因素的硫酸基的距離十分 相似 ，故若在 Ser 中導(dǎo)入硫酸基，則可期待絲素被賦予抗血凝作用13 。 14曾用硫酸溶液制備絲素， 通過(guò) FT-IR 、NMR 、氨基酸分析等途徑來(lái)測(cè)定Tamada Y反應(yīng)部位和基團(tuán)的變化。 實(shí)驗(yàn)表明， 在硫酸基的引入下，0.5mg硫酸化絲素就能阻止血液凝固，而原始絲素卻沒有什么效果。在進(jìn)一步研究中15 ，用氯化硫酸來(lái) 溶解 絲素，得到的抗血凝固活性提高了100 倍。硫酸化絲素的抗血凝性能很大程度上取決于引入的硫酸基的含量。這些結(jié)果顯示了硫酸基的引入導(dǎo)致了絲素的抗血凝性功能的增強(qiáng)。 16顧晉偉等人曾測(cè)試過(guò)絲素

8、蛋白膜表面的等離子體 磺酸化及體外抗凝血性能。他們把絲素蛋白（ Silk fibroin ）制各成薄膜，采用二氧化硫 等離子體處理在材料表面引入磺酸基團(tuán); 同時(shí)絲素蛋白膜用氨氣等離子體處理后在表面接入氨基，利用l，3- 丙磺酸內(nèi)酯與氨基的反應(yīng)在材料表面接枝磺酸基團(tuán)。采用X 線電子 能譜和全 反射紅外 光譜分析 材料的表面性質(zhì)。材料的體外抗凝血性能由體外凝血時(shí)間 、凝血酶原時(shí)間 （ PT ）、部分凝血活酶時(shí)間（ APTT ）和凝 血酶時(shí)間（ TT ）作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明兩種處理方法均能在絲素蛋白膜表面有效地接枝磺酸基團(tuán)，而且材料的抗凝血性能有顯著提高。最近，高運(yùn)華等人17研究了利用 凝血因子

9、的抗體對(duì) 生物材料 進(jìn)行表面改性以提高其抗凝血性能。以絲素蛋白膜為基質(zhì)，利用等離子體處理輔助的共價(jià)交聯(lián)方法對(duì)vWf 因子（ vnWillebrand factor）抗體進(jìn)行了固定化。用酶聯(lián)免疫法和抗體過(guò)剩法對(duì)固定化效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，固定化抗體的活性采用體外凝血時(shí)間（APTT ， TT 和 PT ）測(cè)定進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示，通過(guò)這種方法可以有效地將 vWf 抗體固定化，絲素蛋白膜固定化 vWf 抗體后，其抗凝血性能有了一定的改善。4 絲素蛋白在 人工器官 上的應(yīng)用早在 百年前我國(guó)就有用 桑蠶 絲做 外科手術(shù) 縫紉線的歷史了。 鑒于絲素材料良好的生物相容性 ，用絲素蛋白做 人造血管 、人造皮膚等 器官

10、 一直受到廣大學(xué)者的青睞。4.1 人造 血管 桑蠶絲人造血管在體內(nèi)不會(huì)引起連，長(zhǎng)成與真血管一樣的外壁和內(nèi)膜。我國(guó)早在過(guò)敏或致癌作用，還可以與活體血肉相 1957 年就開始研制桑蠶絲人造血管，并試用于 臨床 ，取得了很好的效果。上海市心血管病研究所和上海醫(yī)科大學(xué)中山醫(yī)院曾一度合作關(guān)于移植真絲人造血管的研究。將雜種犬麻醉后，把直徑為8 10mm ，長(zhǎng)度 30 50mm的真絲人造血管移植于胸主或腹主動(dòng)脈后， 研究其愈合過(guò)程的病理學(xué)狀況，用掃描電鏡和透射電鏡觀察生長(zhǎng)情況，后來(lái)又采用真絲滌綸交織人造血管。結(jié)果顯示移植血管比較通暢，移植后1個(gè)月可完 整形成新生的內(nèi)膜和外膜，細(xì)胞毒性測(cè)試表明無(wú)毒性反應(yīng)18

11、20。4.2 人工皮膚目前應(yīng)用絲素制造人工器官的熱點(diǎn)主要集中在人工皮膚上，以蠶絲制成的創(chuàng)面保護(hù)膜適用于淺度燒傷、創(chuàng)傷和整形取皮區(qū)等皮膚缺損創(chuàng)面的治療。將絲素暫時(shí)性皮膚代替物應(yīng)用于燒傷的臨床治療上，被認(rèn)為比目前常用的豬皮或創(chuàng)可貼擁有更良好的應(yīng)用性能，其透明性使觀察創(chuàng)面的情況較為容易，創(chuàng)面的痛感較弱，絲素膜與創(chuàng)口貼合緊密，但又不易融化， 可以防止感染， 同時(shí)又保持良好的透氣性，再加上絲素本身對(duì)皮膚細(xì)胞的生長(zhǎng)促進(jìn)功能，使其愈創(chuàng)效果更顯突出。 21（ 1999 ）發(fā)現(xiàn)以絲素為原料的創(chuàng)傷敷料能夠促進(jìn)康復(fù)，并且能夠去皮Tsubouchi而不會(huì)破壞新形成的皮膚。這種創(chuàng)傷敷料絲素膜含水量為3% 16% ，厚度

12、為 10 100 m。后來(lái)， Tsubouchi22）又以絲素 -絲膠混合物為原料制成了創(chuàng)傷敷料。這種敷料的（ 1999晶化度低于 10% 。膜的厚度為10 130 m ，密度為 1100 1400kg ·m -3 。黃伯高等人23曾做過(guò)關(guān)于絲素膜燒傷覆蓋材料的研究，通過(guò)測(cè)定絲素膜的含水率、斷裂強(qiáng)度、 柔韌性、 透水性、創(chuàng)面粘合力等各種物理和生物學(xué)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)其具有一定的透水性，并能與創(chuàng)面產(chǎn)生良好的初期粘合。絲素膜用做人工皮膚的愿望也指日可待。在今后的研究中， 多孔絲素膜將能引導(dǎo)新生血管長(zhǎng)入，誘導(dǎo)真皮組織的再生， 在真皮再生過(guò)程中多孔絲素膜逐步被降解，成為真皮再生的支架和真皮的永久性替

13、代物。目前被期待的絲素生物醫(yī)學(xué)材料大都屬于軟組織用材料，要求材料有一定的柔韌性。但是目前除了絲素膜之外， 絲素材料的柔韌性和強(qiáng)度等還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到生物醫(yī)學(xué)材料實(shí)用性的要求。因此，許多學(xué)者利用各種化學(xué)改性的方法，如交聯(lián)等，來(lái)提高材料的強(qiáng)度和柔韌性。閔思佳，阿部康次等 24PGDE ）為曾首例采用化學(xué)交聯(lián)的方法以二縮水甘油醚（簡(jiǎn)稱為化學(xué)交聯(lián)劑制成了強(qiáng)度高、柔韌性較好的多孔絲素凝膠，最大拉伸強(qiáng)度達(dá)11g/mm 2 ，出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此誠(chéng)危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠(chéng)宜開張圣聽，以光先帝遺德，

14、恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡(jiǎn)拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無(wú)大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰愚以為營(yíng)中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所?！澳?”，是以眾議舉寵為督：親賢臣， 遠(yuǎn)小人， 此先漢所以興隆也； 親小人， 遠(yuǎn)賢臣， 此后漢所以傾頹也。 先帝在時(shí)，每與臣論此事， 未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。 侍中、尚書、 長(zhǎng)史、 參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也。臣本布衣，躬耕于南陽(yáng)，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來(lái)二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)