丝素蛋白水凝胶在骨组织工程中的研究进展.docxVIP

Part01

第一部分｜SF水凝胶简介

丝素蛋白(SF)具有优异的机械性能、良好的生物相容性、生物可降解等特点，近年来在光电子、医药、组织工程等多个方面得到了广泛的应用。经过不同的再生工艺可以形成多种性状的SF生物材料，包括微球、薄膜、纳米纤维、多孔支架和水凝胶等。

水凝胶材料在骨组织工程中的应用有独特的优势，其高含水的三维网络结构可以更好地模拟自然组织环境，为骨缺损提供结构填充与性能支持，也可以负载有效活性因子与种子干细胞进行体内移植，促使骨缺损的修复。因此，丝素蛋白水凝胶在骨组织工程领域得到了广泛应用，并取得了重要进展。

Part02

第二部分｜SF水凝胶的制备方法

SF是天然高分子材料，具有复杂的多级结构，包括氨基酸组成与排列的一级结构、分子链构象的二级结构、β-折叠晶体纳米原纤结构。基于SF的结构特征，目前其水凝胶的形成方法主要有物理交联、化学交联和生物酶交联3种。

物理交联一般是指通过分子间非化学键作用(主要是氢键、离子键、静电和疏水相互作用)将SF分子形成反平行β-折叠晶体结构；化学交联一般是利用化学交联剂的自由基聚合，与互补基团(如—OH、—NH2和—COOH)发生化学、加成、缩合、高能辐射等反应形成具有共价键的水凝胶；生物酶交联就是在酶的催化作用下进行的交联。

Part03

第三部分｜SF水凝胶的类型

近年来，为了适应骨组织工程对支架材料的要求，国内外的学者开发出了多种性状的SF水凝胶，包括稳固型、可注射型、光交联型和3D打印型SF水凝胶。

1.稳固型SF水凝胶

天然蚕丝具有稳定的纤维形态和优异的力学性能，这与SF高β-折叠结晶结构有关。SF溶液转变为凝胶的过程中，结构也从无定形转变为β-折叠结晶，并表现为宏观稳固的性状特征。

2.可注射SF水凝胶

可注射水凝胶可以随着注射过程的尺寸和形状而发生变化，通过微创或无创的方式递送到组织当中，有效填充不规则空腔和组织缺陷，因而在组织工程中引起很大的关注。

3.光交联SF水凝胶

光交联水凝胶制备条件温和，副产物少、效率高、生物相容性好，同时具有较高的可控性。

4.3D打印SF水凝胶

新型3D打印技术可以精确控制支架宏观形态与微观结构，以及因子与细胞的装载，因而成为骨组织工程中的研究热点，但具有生物相容性和可打印性的生物墨水仍然是重大挑战。

Part04

第四部分｜SF水凝胶在骨组织工程的应用

SF水凝胶具有优异的生物相容性、生物可降解性、低免疫原性和可塑性，可以促进胶原蛋白的分泌和诱导成骨分化，在生物医学领域引起广泛的兴趣，但对于骨组织工程而言仍然存在机械强度不足，稳定较差等问题。因此，为了更好地满足骨组织工程的实际应用，学者们将SF与天然或合成材料进行复合，通过物理/化学交联的方法制备了不同性状的SF水凝胶以实现SF水凝胶功能化。

SF水凝胶通过负载药物/生长因子或联合干细胞可以促进骨再生和骨分化，拓展了应用范围，成为一种有前途的治疗材料。