桑蚕丝蛋白生物新功能的开发及应用

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1、中国蚕学会第七届二次理事会暨学术年会论文集桑蚕丝蛋白生物新功能的开发及应用王玉军１柳学广１徐世清１’２（１苏州大学生命科学学院，苏州２１５１２３；２苏州大学蚕桑研究所苏州２１５１２３）摘要桑蚕丝蛋白质是一种具有良好透气与透湿性、无毒、无刺激、与人体相容强的生物材料。本文总结了桑蚕丝蛋白作为人造皮肤、血管、肌腱、韧带、骨骼和牙齿等人造组织材料，以及作为手术缝合线、隐形眼镜、角膜、抗血凝剂、药物控释材料、功能性细胞培养基质、固定化酶载体和生物传感器等生物医学材料的功能开发和应用进展，还总结了桑蚕丝蛋白质在环保新材料、化妆品、保健营养食品等日化和环保领域的功能开发和应用方法．文章认为，由

2、于家蚕基因组研究工作的重大成果，以及基因工程和生物技术的快速进步，桑蚕丝蛋白质的生物功能有望在军事、航天、医学、环保等领域得到更深、更广地开发和应用。关键词桑蚕丝生物材料功能开发应用中图分类号：￥８８，Ｒ３１８．０８文献标识码：Ａ桑蚕丝蛋白质含量高达９８％，由７０．８０％的丝素蛋白和２０．３０％覆盖在外面的丝胶蛋白组成，丝胶蛋白质在缫丝和精练加工过程中，大部分随废水排放掉。以２００４年蚕丝生产量计算，全国每年有１１０００吨丝胶作为废弃物被丢弃，不仅是原料的巨大浪费，也给水环境造成了很大的压力。丝蛋白富含１８种氨基酸，其中Ｖａｌ、Ｌｅｕ、Ｉｌｅ、Ｐｈｅ、Ｍｅｔ、Ｔｒｐ、Ｔｈｒ和Ｌｙｓ

3、等８种是人体必须氨基酸。除碳、氢和氮元素外，丝蛋白还含不超过０．７％的钾、钙、硅、锶、磷、铁和铜等多种无机元素，这与丝蛋白的性能及蚕吐丝的机理等有直接关系（刘永成等，１９９８）。随着科技发展，特别是材料科学、生物化学和分子生物学在蚕丝学领域的广泛应用，素有“纤维皇后”美誉的蚕丝已不仅仅是一种纺织原料，其生物新功能在医学、材料科学、日化、食品和环保等众多领域都得到了广泛地应用，特别是丝胶蛋白质的新用途开发和应用对提高蚕业生产效益，减少环境污染有更加显著的意义。ｌ桑蚕丝蛋白在生物医学领域的功能开发和应用１．１桑蚕丝人造组织１．１．１桑蚕丝人造皮肤利用桑蚕丝蛋白质制造人工器官的研究工作主

4、要集中在人造皮肤（ＡｌｓｂｊｏｍＢ等，１９９２）。人类皮肤特别是真皮层被破坏后，皮肤将无法再生，只能进行皮肤移植，但移植后皮肤一般极难生长愈合。作为一种生物材料，桑蚕丝素蛋白膜无毒、无刺激、无过敏，不产生占位现象且与人类皮肤组织有很好的相容性，能使创伤面无隙结合，有优异地愈合功能（木船尔，１９９１）。桑蚕丝素蛋白膜的透水、透气性介于新鲜断层猪皮与贮存断层猪皮之间，透水、透气性及与创面的粘合等方面性能优越，具备制造人工皮肤的材料要求；丝素膜分子的构象及结晶度与膜的物理机械性能有关，制膜时施以适宜的交联及接枝共聚处理或高分子膜复合可制得具有接近正常皮肤的柔软性、伸缩性及润湿强度的丝素蛋

5、白膜，加之它完全透明，覆盖于创面能看到膜下创面的变化情况资助项目：国家自然科学基金（编号３０３７１０８６），国家茧丝绸风险基金项目（２００３－２９）、江苏省国际合作项目（编号ＢＺ２００５００３）作者简介：王玉军（１９７８一）。男（汉），山东，硕士研究生。通讯简介：徐世清（１９６３一），男（汉），江苏，博士，教授。博导。Ｔｃｈ０５１２－６５８８０１８５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｚｓｏｘｕ＠ｓｕｄａ．ｅｄｕ．ｃｎ；ｓｚｓｑｘｕ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｃｎ２９６中国蚕学会第七届二次理事会暨学术年会论文集与愈合过程，给临床治疗及创面愈合的研究提供了方便（黄素平，２００３）。苏州大学李明忠等人在国家

6、８６３等重点项目支持下，研制出多孔桑蚕丝素蛋白膜，膜的结构和性能可控，动物试验表明毛细血管和成纤维细胞能长入膜中，多孔丝素膜能够血管化，全部或部分成活：研制的抗菌性药物丝素创面保护膜具有抗感染、加速创面愈合作用的新型烧伤创面覆盖材料。所含的药物抗菌谱广，对烧伤局部感染常见的Ｇ＋球菌和Ｇ．感菌具有杀灭作用，可用于感染创面和深ＩＩ度烧伤创面的治疗（ＬｉＭＺ，２００１ａ－ｃ）。丝素创面保护膜已经工业化生产，并在苏州开始用于临床。而桑蚕丝素蛋白膜真正作为人造皮肤在临床应用还需要进一步利用细胞工程技术，将桑蚕丝素蛋白膜与真皮干细胞有机结合，形成有人类皮肤细胞活性，具有皮肤生长和体毛再生作用的

7、真正意义上的（人造）皮肤组织。１．１．２桑蚕丝人造血管人造血管的研制开始于２０世纪初，各国学者首先采用金属、玻璃、聚乙烯、硅橡胶等材料制成的管状物进行大量动物实验，但因其易在短期内并发腔内血栓而未能在临床上得到广泛应用。随着纤维材料和医学生物材料的不断发展，多种材料、多种加工方法生产的有孔隙的人造血管不断出现，并用于动物实验和临床。现在已经商品化的高分子材料人造血管有涤纶人造血管、桑蚕丝丝人造血管和膨体聚四氟乙烯人造血管。桑蚕丝素与人体的角蛋白、胶原蛋白的结构十分相似