絲素蛋白（SF）來(lái)源于蠶絲的脫膠處理，是一種由多種氨基酸組成的高分子聚多肽。SF具有良好的生物相容性、可生物降解性、高拉伸強(qiáng)度等特點(diǎn)，已被用于各種生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，包括傷口敷料、人造血管、細(xì)胞培養(yǎng)等。其已被美國(guó)食品藥品管理局（FDA）所認(rèn)證，是一種極具潛力的生物材料。
絲素蛋白因自身的高度結(jié)晶性而無(wú)法在水中溶解，這種疏水特性使其與水凝膠等親水體系復(fù)合時(shí)難以得到均勻結(jié)構(gòu)。
絲素蛋白溶液為半穩(wěn)態(tài)膠體溶液，可以通過(guò)剪切力、超聲、溫度、有機(jī)溶劑等誘導(dǎo)凝膠化，相比其他基于絲素蛋白水凝膠的成膠方式，雙鍵改性的甲基丙烯?；z素蛋白（SilMA）的光固化交聯(lián)方式便攜化高，且凝膠內(nèi)部均一性好。為方便大家進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，分別從理化性能、性能展示以及產(chǎn)品應(yīng)用三方面對(duì)SilMA進(jìn)行概述性介紹，讓感興趣的研究人員更懂SilMA水凝膠。
1、理化性能
甲基丙烯酰化絲素蛋白（SilMA）是通過(guò)甲基丙烯酸縮水甘油酯對(duì)SF進(jìn)行甲基丙烯?；男?，在SF分子上引入雙鍵。由于SF分子特殊的空間結(jié)構(gòu)，其在改性前極易形成結(jié)晶而難溶于水。引入額外的化學(xué)基團(tuán)后，其可在水中快速溶解，這使SilMA可被光固化為水凝膠。
圖1 EFL-SilMA-001不同濃度流變學(xué)特性：(A)光固化過(guò)程；(B)固化后儲(chǔ)能模量；(C,D)黏度，純水及蜂蜜作參考
2、性能展示
1、生物性能
通過(guò)改變SilMA水凝膠前驅(qū)體濃度和光照強(qiáng)度，可調(diào)整成膠強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)二/三維培養(yǎng)環(huán)境下細(xì)胞的正常增殖。
圖2 EFL-SilMA-001水凝膠人靜脈內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)
2. 3D打印性能
EFL-SilMA-001水凝膠固化迅速且具有可調(diào)的機(jī)械性能，其在投影式光固化3D打?。―LP）應(yīng)用上呈現(xiàn)優(yōu)秀的成型效果。配合EFL團(tuán)隊(duì)研發(fā)的EFLBP8601 Pro系列光固化生物3D打印機(jī)，可輕松實(shí)現(xiàn)SilMA的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造。
圖3 利用光固化生物3D打印機(jī)（EFL-BP8601 Pro）打印的SilMA凝膠結(jié)構(gòu)
3、產(chǎn)品應(yīng)用
與絲素蛋白基水凝膠相關(guān)的再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用層出不窮，涉及組織工程、生物3D打印等多個(gè)領(lǐng)域。
1、組織工程
相比其他材料，SF基生物材料具有更多無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，包括優(yōu)異的細(xì)胞相容性、獨(dú)特的機(jī)械性能、無(wú)毒副降解產(chǎn)物和可控的生物降解性以及理想的可加工性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用[1]。
2、生物3D打印
絲素蛋白(SF)創(chuàng)建的生物墨水SilMA可用于組織工程中的光固化生物3D打印。這種SilMA生物墨水能夠構(gòu)建高度復(fù)雜的器官結(jié)構(gòu)，具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠的生物相容性。SilMA生物油墨適合用于DLP打印過(guò)程，并可根據(jù)特定的生物要求應(yīng)用于組織和器官工程[2]。
參考文獻(xiàn)：
[1] Zhou Z, Cui J, Wu S, Geng Z, Su J. Silk fibroin-based biomaterials for cartilage/osteochondral repair. Theranostics 2022; 12(11):5103-5124.
[2] Kim, S.H., Yeon, Y.K., Lee, J.M. et al. Precisely printable and biocompatible silk fibroin bioink for digital light processing 3D printing. Nat Commun 9, 1620 (2018).
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