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⾼分⼦材料论⽂（丝素蛋⽩）

丝素蛋⽩的相关性质与⽤途

丝素蛋⽩，是从蚕丝中提取的天然⾼分⼦纤维蛋⽩，由蚕茧缫丝脱胶⽽得到,来源丰富,是⼀种⽆⽣理活性的天然结构性蛋⽩。

⽽蚕丝是由70％～30％的丝胶蛋⽩和70％～80％的丝素蛋⽩以及极少量的⾊素、碳⽔化合物等构成的。其中，丝胶蛋⽩是⼀

种⾼分⼦量的球蛋⽩，其分⼦结构的⽀链上亲⽔基含量较⾼，链排列不紧密，故易溶于⽔、稀酸和稀碱，并能被蛋⽩酶等⽔

解，还具有与明胶类似的凝胶、粘着等特性。丝素蛋⽩由分⼦量为5万左右的⼩肽链和分⼦量为3O万左右的⼤肽链组成。其蛋

⽩质的氨基酸组成以⽢氨酸、丙氨酸和丝氨酸为主，与⼈体的⽪肤和头发的⾓朊极为接近，这成为⼀些研究中，将丝素⽤于⼈

造⽪肤制造的原因之⼀。丝素蛋⽩的结晶部分为较为紧密的B折叠结构，在⽔中仅发⽣膨胀⽽不能溶解，亦不溶于⼄醇等有机

溶剂，但可在⼀些特殊的中性盐溶液中发⽣⽆限膨胀形成粘稠的液体，透析除盐即可得到丝素的纯溶液。然后通过喷丝、喷雾

或延展、⼲燥等处理，可得到再⽣丝、凝胶、薄膜或微孔材料等产品。

对丝素蛋⽩的研究发现，与明胶、清蛋⽩等普通蛋⽩相⽐，其固化结晶⽅式具有多样化的特点：既可沿⽤⼀般天然蛋⽩的传统

固化⼯艺，采⽤戊⼆醛做交联剂；也可以通过⼀些独特的处理⽅式来达到⽬的，如冷冻、热蒸、拉伸及低毒性有机溶剂浸泡

等?。特别是采⽤冷冻⼲燥，短时⾼温与⼄醇浸泡的协同处理⽅式，可以很好地保持天然蛋⽩的⾼度⽣物亲和性，并适应药物

载体应⽤中，⼀些对⾼温或某种固化剂敏感的负载药物的特殊要求，在应⽤⽅⾯体现出更⼤的灵活性。

在丝素蛋⽩的特性研究中，其良好的成膜性是最受⼈们关注的热点之⼀。与传统应⽤较多的天然⾼分⼦材料——壳聚糖与胶原

等相⽐，丝素蛋⽩膜成膜⽅便性更好，还可以保持⾼达98％以上的透明性，在⾼湿状态下的柔韧性与形态保持性能也较为突

出，有利于制造⼀些在临床或实验中要求透明性，以便观测提取⽣物信息或体内⾼湿环境使⽤的⽣物医学产

品。另外，在成膜条件适当的情况下，丝素膜可以表现出优良的透氧透⽓性能，如lmm厚的丝素膜，其透氧率每平⽅⽶可⾼达

33mL／h，不亚于甚⾄超过⽬前⼀般认为在这⽅⾯性能卓越的合成材料，如聚-L-亮氨酸膜或聚羟⼄基丙烯酸膜。

但单纯的丝素蛋⽩膜也存在⼀些缺陷。因为纯丝素膜的稳定性和强度主要取决于膜中的B结构和分⼦间氢键，但纯丝素膜中这

两者含量并不多，使丝膜的结晶区相对较少，使其在某些应⽤中受到限制。例如纯丝素膜在含⽔量极低时易于破碎，在低湿环

境应⽤时强度不够；结晶区偏少也会导致丝素膜在溶液中的溶失率较⾼。对此，⽬前除了筛选合适的固化⼯艺来提⾼膜的结晶

区⽐例外，研究中的⼀个新热点是希望通过复合材料性能互补的原理，来多⽅位的改善丝素膜的物理性能。⽬前⽤来与丝素构

建复合材料的主要有：海藻酸钠、壳聚糖、聚⾕氨酸钠、间规聚⼄烯醇等。其中，海藻酸钠分⼦量为5万-20万，按适当⽐例与

丝素复合后，在红外光谱中可见膜中的结构吸收峰增⾼，有效地增加了丝素膜的总结晶度。⽽且海藻酸钠具有优良的吸⽔性，

与丝素复合后，使复合膜在断裂强度、热稳定性与吸湿性⽅⾯均⽐纯丝素膜得到了⽐较显著的改善。

在固定化酶及免疫测定⽅⾯的应⽤研究已较为深⼊，取得了不少有应⽤价值的成果。如⽇本利⽤丝素固化特定的单克隆抗体，

开发成功癌症⾃动诊断仪，其敏感度达到7min内能测定lµg/L肿瘤标识体AFP浓度，受到⼴泛注⽬。基于丝素能将酶固定，⼜

具有良好的基质透过性，能使酶保持⾜够的⾃由度的原理，将治疗苯丙酮尿症的药物苯丙氨酸酶负载在丝素上，可以在酶解效

应与游离态酶相当的情况下，防⽌该酶与肠内的胰蛋⽩酶等作⽤失活，从⽽延长其在体内的半衰期3-4倍，起到⽐直接⼝服更

好的治疗效果。同样根据此原理，⽇本研制出葡萄糖氧化酶丝素固定膜，作为测定葡萄糖浓度的⽣物传感器的响应部件，获得

了⾮常令⼈满意的测定结果，测定稳定性亦较好。

特殊的多孔性⽹状膜结构使丝素膜本⾝具有优良的吸附及缓释功能，若经过丙烯酰接枝

反应后其最⼤吸⽔率可达300倍左右，能⼤⼤提⾼凝胶态的⽔及乳化油的稳定性，从⽽抑制挥发性成分的蒸发，延缓经过⽪肤

吸收的药物释放速度，成为很好的药物缓释剂。另外，⽬前⼀些⽐较昂贵或全⾝性副作⽤⽐较⼤的药物如抗癌药物直接⼝服则

效果低、成本⾼，因此将药物负载在⼀些天然蛋⽩质如明胶、⾎清蛋⽩中，并添加磁粉制成磁微粒，然后通过磁控制从⾎液输

送到靶位，可以显著地提⾼靶位药物浓度，降低全⾝副作⽤，是⼀种极有应⽤价值的药物治疗⽅式。但明胶、⾎清蛋⽩往往有

较明显的抗原或在固定化时需要⾼温，⽽这类药物中有许多在⾼温下都易降解，容易影响负载率。丝素抗原性不明显，