胶原及丝素蛋白支架材料在脊髓组织工程中的应用

3-D生物打印胶原/丝素蛋白支架联合神经干细胞促进脊髓损伤后神经再生目前已有大量研究表明生物支架在创造良好微环境，促进损伤脊髓轴突再生等方面具备重要价值。

细胞移植和生物材料支架植入被认为是用于神经组织修复的有效方法。

中国天津市神经创伤修复重点实验室江继鹏等的一项最新研究，制造了一种三维胶原/丝素蛋白支架(3D-CF)，其腔体模拟正常脊髓的解剖结构，允许细胞在体外和体内生长，观察其联合神经干细胞(NSCs)移植对大鼠脊髓损伤修复的作用发现，3D-CF+NSCs组的神经行为学评分明显升高，电生理检测中运动诱发电位潜伏期明显缩短，振幅明显增大，MRI和DTI显示的脊髓连续性最好，脊髓损伤空腔填充最好，可见大量再生的神经纤维和轴突，几乎无胶质瘢痕的增生。

上述数据证实，实验所制备的3-D生物打印胶原/丝素蛋白支架联合神经干细胞移植可促进脊髓损伤的修复。

文章研究成果发表在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2020年5月第5期。

文章摘要：已有大量研究表明,生物材料支架在促进损伤脊髓轴突再生等方面具you1重要价值。

细胞移植和生物材料支架植入被认为是用于神经组织修复的有效方法。

为此实验作了如下设计：(1)制造备了一种三维胶原/丝素蛋白支架(3D-CF)，其腔体模拟正常脊髓的解剖结构，允许细胞在体外和体内生长，观察其联合神经干细胞(NSCs)移植对脊髓损伤修复的作用；(2)将40只SD大鼠随机分成4组，假手术组仅进行椎板切除术，脊髓损伤组以T10脊髓全横断建立脊髓损伤模型，3D-CF组脊髓损伤后损伤脊髓组织植入3D-CF支架，3D-CF+NSCs组脊髓损伤后损伤脊髓组织采用3D-CF支架和神经干细胞移植联合干预；(3)以神经电生理检测、影像学检测、苏木精伊红染色、嗜银染色、免疫荧光染色和蛋白质印迹分析进行效果评估，与假手术组之外的其他各组相比，3D-CF+NSCs组的神经行为学评分明显升高，电生理检测中运动诱发电位潜伏期明显缩短，振幅明显增大，MRI和DTI 显示的脊髓连续性最好，脊髓损伤空腔填充最好，可见大量再生的神经纤维和轴突，几乎无胶质瘢痕的增生；(4)上述数据证实，实验所制备的3-D生物打印胶原/丝素蛋白支架联合神经干细胞移植可促进大鼠脊髓损伤的修复。

D O I :10.12083/S Y S J .2020.17.016㊃论著㊀科研之窗㊃基金项目:邯郸市科学技术研究与发展计划项目(编号:16232080634)作者简介:朱旭,E m a i l :1131352580@q q .c o m ә通信作者:于国渊,E m a i l :h d z x s w e @163.c o m胶原-壳聚糖支架对脊髓损伤后运动功能恢复作用的实验研究朱㊀旭㊀于国渊ә㊀杨华堂㊀张㊀宁㊀王喜旺㊀王㊀晶㊀王如科邯郸市中心医院,河北邯郸056000ʌ摘要ɔ㊀目的㊀探讨胶原-壳聚糖支架对脊髓损伤(s p i n a l c o r d i n j u r y,S C I )后运动功能恢复作用,为组织工程学在临床治疗脊髓损伤的应用奠定基础㊂方法㊀(1)制备胶原与壳聚糖配比为3：1的凝胶复合材料,置于真空冻干机冷冻干燥得到多孔可降解的胶原-壳聚糖支架(s c a f f o l d sS );(2)选取成年雌性S D 大鼠30只,体质量250~300g ,随机分为3组,暴露脊髓后未损伤脊髓为空白对照组(S HAM ),采用挂线法离断脊髓后未放入支架为离断损伤组(S C I )和采用挂线法离断脊髓后植入胶原-壳聚糖支架为支架组(S C I +S );(3)术后每周采用双盲法通过B a s s o -B e a t t i e -B r e s n a h a n (B B B )评分评价各组大鼠后肢运动功能的恢复;分别在术后即刻㊁术后1个月和术后2个月分别检测各组大鼠(n =5)双后肢运动电生理(m o t o r e v o k e d p o t e n t i a l s ,M E P )活动;(4)术后8周取材,石蜡切片观察H E 染色;冰冻切片观察神经丝蛋白(n e u r o f i l a m e n t ,N F )免疫荧光染色情况㊂结果㊀挂线法将缝合线穿过暴露的脊髓底部,提拉起脊髓后用手术剪刀离断,确保彻底离断脊髓组织㊂离断瞬间大鼠双下肢剧烈抽搐数次后各个关节松弛,无牵拉反射,提示造模成功㊂术后1个月和术后2个月,S C I +S 组大鼠的M E P 电生理活动㊁B B B 评分结果均明显优于S C I 组㊂H E 染色结果发现S C I +S 组损伤后形成的空洞明显少于S C I 组大鼠;N F 免疫荧光结果发现S C I +S 组相对于S C I 组更有利于脊髓损伤后的神经再生和修复㊂结论㊀孔胶原-壳聚糖支架减轻脊髓损伤后空洞的形成并促进神经纤维及轴突再生及后肢运动功能恢复,是一种具有良好应用前景的治疗脊髓损伤的支架㊂ʌ关键词ɔ㊀脊髓损伤;组织工程;胶原蛋白;壳聚糖;支架;运动功能恢复ʌ中图分类号ɔ㊀R -332㊀㊀ʌ文献标识码ɔ㊀A㊀㊀ʌ文章编号ɔ㊀1673-5110(2020)23-2032-07S t u d y o n t h e e f f e c t o f c o l l a g e n -c h i t o s a n s c a f f o l d s o nm o t o r f u n c t i o n r e c o v e r y a f t e r s p i n a l c o r d i n j u r yZ HU X u ,Y U G u o y u a n ,Y A N G H u a t a n g ,Z HA N G N i n g ,WA N G X i w a n g ,WA N GJ i n g ,WA N GR u k e H a n d a nC e n t r a lH o s pi t a l ,H a n d a n 056000,C h i n a ʌA b s t r a c t ɔ㊀O b je c t i v e ㊀T o i n v e s t i g a t e t h e ef f e c t o f c o l l ag e n -chi t o s a n s c a f f o l do nm o t o r f u n c t i o n r e c o v e r y a f t e r s p i n a l c o r d i n -j u r y (S C I ),a n d t o l a y a f o u n d a t i o n f o r t h e c l i n i c a l a p p l i c a t i o no f t i s s u e e n g i n e e r i n g i n t h e t r e a t m e n t o f s p i n a l c o r d i n j u r y .M e t h o d s C o l l a g e n -c h i t o s a n c o m p o s i t e sw i t h t h e r a t i oo f 3:1w e r e p r e p a r e da n d f r o z e n -d r i e d i nv a c u u mf r e e z e -d r ye r t oo b t a i n p o r o u s s c af -f o l d s (S ).T h i r t y a d u l t f e m a l eS Dr a t sw e ighi n g 250-300g w e r e r a n d o m l y d i v i d e d i n t o t h r e e g r o u p s :c o n t r o l g r o u p (S HAM ),S C I g r o u p (S C I )a n dS C I +S g r o u p w h i c hw e r eo p e r a t e du s i n g t h r e a d -d r a w i n g m e t h o da n d t h e n i m p l a n t e dc o l l a g e n -c h i t o s a ns c a f f o l d i mm e d i a t e l y a f t e r s p i n a l c o r d e x p o s u r e .B a s s o -B e a t t i e -B r e s n a h a n (B B B )s c o r ew a s u s e d t o e v a l u a t e t h e r e c o v e r y o f h i n d l i m bm o t o r f u n c t i o n i n e a c h g r o u p e v e r y w e e k a f t e r o p e r a t i o n ,a n dm o t o r e v o k e d p o t e n t i a l s (M E P )a c t i v i t y w a s d e t e c t e d i mm e d i a t e l y a f t e r o p -e r a t i o n ,1m o n t ha n d2m o n t h s a f t e r o p e r a t i o no f e a c h g r o u p r e s p e c t i v e l y .A f t e r 8w e e k s ,t h e r a t sw e r e s a c r i f i c e d .T h e s p i n a l c o r d w e r eb u r i e d i n p a r a f f i n s e c t i o na n d s t a i n e dw i t h H E .T h en e u r o f i l a m e n tN F i mm u n o f l u o r e s c e n c e s t a i n i n g w a so b s e r v e db y f r o z e n s e c t i o n .R e s u l t s ㊀T h r e a d -d r a w i n g m e t h o d e n s u r e d t h a t t h e s p i n a l c o r dw a s c o m p l e t e l y d i s c o n n e c t e d a n d t h e r e l i a b i l i t y of t h em o d e l i s e n s u r e d .A t t h em o m e n t o f a m p u t a t i o n ,t h em u s c l e s o f t h e h i n d l i m b s o f r a t sw e r e f l a b b y a f t e r s e v e r e c o n v u l s i o n s ,a n d t h e r ew a s n o r e t r a c t i o n r e a c t i o n a f t e r p a i n s t i m u l a t i o n ,s ug g e s t i n g th a t t h em o d e l o f t r a n s e c t e d r a t sw a s s u c c e s s f u l .T h e r e s u l t s o fM E Pe l e c -t r o p h y s i o l o g i c a l a c t i v i t y a n dB B B s c o r e i nS C I +S g r o u p w e r e s i g n i f i c a n t l y b e t t e r t h a n t h o s e i nS C I g r o u p a t 1m o n t h a n d 2m o n t h s a f t e r o p e r a t i o n .H Es t a i n i n g s h o w e d t h a t t h en u m b e r o f h o l e s i nS C I +S g r o u p w a s s i g n i f i c a n t l y l e s s t h a nt h a t i nS C I g r o u p ;N F i mm u n o f l u o r e s c e n c e s h o w e d t h a t S C I +S g r o u p w a sm o r e c o n d u c i v e t on e r v e r e g e n e r a t i o na n d r e p a i r a f t e r s p i n a l c o r d i n j u r y t h a n S C I g r o u p .C o n c l u s i o n ㊀P o r o u s c o l l a g e n -c h i t o s a n s c a f f o l d c a n a l l e v i a t e t h e f o r m a t i o no f c a v i t y a f t e r s p i n a l c o r d i n j u r y ,p r o m o t e t h e ㊃2302㊃中国实用神经疾病杂志2020年12月第23卷第23期㊀C h i n e s e J o u r n a l o f P r a c t i c a lN e r v o u sD i s e a s e sD e c .2020,V o l .23N o .23r e g e n e r a t i o no f n e r v e f i b e r s a n d a x o n s,a n d r e s t o r e t h em o t o r f u n c t i o no f h i n d l i m b s.I t i s a p r o m i s i n g s c a f f o l d f o r t h e t r e a t m e n t o f s p i n a l c o r d i n j u r y.ʌK e y w o r d sɔ㊀S p i n a l c o r d i n j u r y;T i s s u e e n g i n e e r i n g;C o l l a g e n;C h i t o s a n;S c a f f o l d s;M o t o r f u n c t i o n r e c o v e r y㊀㊀随着人类交通工具使用的不断增加,脊髓损伤(S C I)的发病率也与日俱增,S C I的高致残率给社会带来沉重的负担㊂脊髓局部不利于神经修复的主要原因是损伤后各种炎症因子的刺激,脊髓液化及空洞形成,胶质瘢痕增生及髓鞘抑制因子等共同作用导致㊂因此,S C I的治疗成为医疗界的一个巨大挑战[1-5]㊂最近研究表明,在给予足够的神经营养和适宜的生长环境下,破坏后的人类中枢神经系统可以缓慢的进行再生[6]㊂根据这项神经系统的特点,启发人们通过各种手段和方法来引导神经系统的再生,并且支持帮助神经轴突穿过损伤后的瘢痕组织,扭转抑制因子形成的微环境来治疗S C I㊂近年来,组织工程学支架的发展为脊髓的修复和再生提供了治疗思路[7-8]㊂利用组织工程仿生支架的多孔性为中枢神经纤维的攀爬提供桥梁,为轴突的延长和生长提供足够的物理和化学支撑;利用其生物相容性填补脊髓空腔;利用其低免疫原性重塑损伤后局部脊髓的微环境,减少损伤部位的胶原沉积和纤维性瘢痕形成[9-10]㊂目前该治疗方法以成为S C I研究的热点㊂另外,脊髓损伤后局部的病理生理及化学因素的改变对中枢神经的再次生长发育也起到了至关重要的作用㊂改善病理生理过程并帮助神经纤维抵抗各种炎性因子抑制是优质的支架材料必须具备的化学及生物特性[11]㊂众所周知,脊髓横断切断了大脑对脊髓的控制,导致对应的肢体运动功能和皮肤的痛温触觉及本体感觉的丧失㊂由于中枢神经系统的自我恢复能力和再生能力非常差,损伤后复杂的病理过程进一步增加了修复的难度㊂因此,S C I的致残率和致死率极高,临床治疗难度大,预后差㊂为神经的再次生长和发育提供营养支持,诱导神经纤维连接并形成完整的神经传导通路是目前探索治疗S C I的主要研究方向[12]㊂本试验通过大鼠B B B评分和电生理活动评价各组大鼠后肢运动功能的恢复㊁H E染色和N F免疫荧光染色观察支架修复脊髓损伤的效果㊂本研究运用胶原-壳聚糖支架移植到全横断脊髓损伤处,探讨这种支架对运动功能的影响,为临床治疗脊髓损伤提供依据㊂1㊀材料与方法1.1㊀支架制备㊀选择新鲜牛肌腱,取剔除外膜及周围脂肪后剩余的结缔组织,用搅拌机充分研磨粉碎,在置入高速离心机离心之前先用0.05m o l/L T r i s 缓冲液浸泡10h,离心后可得到乳白色的混悬液,静置后收集沉淀㊂配置含有消化蛋白酶的醋酸溶液,持续搅拌至蛋白酶完全溶解㊂将醋酸溶液加入到收集的乳白色沉淀中,待沉淀充分溶后解取上清液㊂利用盐析法收集盐析出的沉淀物并在4ħ去离子水中充分清洗溶解,获得胶原蛋白凝胶㊂另外,将研磨后的壳聚糖粉末倒入醋酸溶液中,充分搅拌直至完全溶解,按壳聚糖ʒ胶原质量比1ʒ3的比例将溶有壳聚糖的醋酸溶液与胶原蛋白凝胶混合,充分搅拌后高速离心㊂去除上清液后在4ħ去离子水中充分清洗获得预胶化的混合材料,密封备用㊂将胶冻状的支架材料取出后置于实验型真空冷冻干燥机中24h得到固定形态的多孔隙的脊髓仿生支架㊂用1%的N a O H 溶液浸泡支架12h,反复冲洗,裁剪为3mmˑ3 mmˑ3mm的圆柱体,60C o灭菌后备用[13-14]㊂1.2㊀大鼠脊髓全横断模型的建立㊀本实验的大鼠由军事医学科学院动物饲养中心提供㊂将30只雌性S D大鼠适应性喂养1周,2d更换草料,充分喂食,术前禁食不禁水8h㊂采用腹腔注射麻醉,麻醉剂选择5%水合氯醛(7m L/k g)㊂待大鼠完全麻醉后俯卧固定㊂在背部皮毛上均匀喷洒适量酒精喷雾剂清洁背部,待毛发干燥后用电剃刀剃除背部毛发,暴露皮肤,碘伏常规消毒㊂触摸脊柱,确定T8-10棘突的位置,沿脊柱正中切开皮肤,切口约4c m,钝性分离脊柱两侧肌肉组织㊂用金属推开器推开双侧的肌肉组织,充分暴露T8-10棘突㊂止血钳提拉锥体,暴露脊柱间隙,利用咬骨钳咬开缺口并扩大,直至完全咬除对应的脊柱骨板,注意尽量沿正中方向咬除骨质暴露脊髓,避免损伤双侧静脉窦引起大出血,增加手术病死率㊂小鼠专用手术显微镜下用剪刀片沿正中划开脊髓的硬脊膜㊂将单根血管缝合线从脊髓底部穿过脊髓并提拉㊂眼科剪横断脊髓,大鼠双侧后肢抽搐数次后肌肉松弛无力,针刺无反应提示造模成功[15]㊂血凝酶减少出血,促进血液凝固,待术野完全干净后植入胶原-壳聚糖支架㊂术后大鼠分开低密度喂养,每日伤口碘伏消毒,腹腔注射青霉素预防感染,挤压膀胱辅助排尿,投放干果饼干等加强营养㊂加强手术切口护理,如出现伤口裂开及时处理,防止发生啃食现象㊂将实验动物随机分为3组,每组10只,分别为:(1)正常对照组(S H AM组);(2)单纯损伤组(S C I组);(3)胶原-壳聚㊃3302㊃中国实用神经疾病杂志2020年12月第23卷第23期㊀C h i n e s e J o u r n a l o f P r a c t i c a lN e r v o u sD i s e a s e sD e c.2020,V o l.23N o.23糖支架组(S C I+S组)㊂1.3㊀B B B㊀运动功能评分S C I术后每周在固定时间用B B B评分量表评估各组大鼠的双后肢运动功能[16]㊂1.4㊀电生理检测㊀分别于术后即刻㊁术后1个月和术后2个月分别检测各组大鼠(n=5)双后肢运动电生理(m o t o r e v o k e d p o t e n t i a l sM E P)活动㊂5%水合氯醛(7m L/k g)腹腔注射麻醉㊂麻醉后固定在手术台㊂去除毛发并消毒后沿正中矢状切开头部皮肤及双下肢测量电极放置区域的皮肤㊂参比电极沿肌肉走行插入㊂诱发电位仪通过刺激大鼠肌肉记录运动诱发电位(M E P)的潜伏期㊁波幅及波形㊂将刺激电极置于冠状缝和矢状缝交叉处的皮质运动区,记录电极放置于胫后神经,刺激后在电位仪上记录M E P潜伏期㊁波幅及波形㊂每组5只大鼠,取平均值㊂1.5㊀H E染色㊀造模后8周,将大鼠灌流后取出脊髓组织固定在4%多聚甲醛溶液中,石蜡包埋切片,后做H E(h e m a t o x y l i n e o s i ns t a i n i n g)染色㊂显微镜下观察脊髓断端瘢痕形成与修复及周围组织形态学的改变㊂经过P h o t o s h o p和I P P软件分析脊髓横断处再生的组织面积,得出脊髓损伤处的损伤修复程度百分比㊂1.6㊀N F免疫荧光染色㊀造模后8周,将所有实验大鼠T7~T12脊髓行神经丝蛋白-200(N F-200)的免疫荧光染色,确定神经纤维的再生情况㊂将固定处理好的脊髓标本组织进行冰冻切片㊂含T r i t o n-X 100的P B S常温透化处理20m i n,P B S缓冲液洗3次,5m i n/次㊂5%的B S A,室温孵育20m i n㊂滴加N F一抗,4ħ过夜,P B S缓冲液洗3次,5m i n/次㊂滴加相应二抗,37ħ避光孵育50m i n,P B S缓冲液洗洗3次,5m i n/次㊂封片剂封片,在荧光显微镜下观察㊂经过P h o t o s h o p和I P P软件分析经脊髓损伤处的荧光相对密度,从而计算脊髓损伤处N F的百分比㊂1.7㊀统计学分析㊀采用S P S S21.0软件进行数据处理,计量资料采用均数ʃ标准差(xʃs)表示,组间数据比较采用t检验和双因素方差分析,P<0.05为差异有统计学意义㊂2㊀结果2.1㊀支架的外观㊀真空冷冻干燥机冷冻干燥后得到S支架(图1A)㊂冷冻干燥后S支架质地柔韧,尺寸与大鼠脊髓接近(图1B)㊂2.2㊀成功建立大鼠全横断损伤模型㊀图1C~F为造模的步骤㊂挂线法将缝合线穿过暴露的脊髓底部,提拉起脊髓后用手术剪刀离断,确保彻底离断脊髓组织㊂离断瞬间大鼠双下肢剧烈抽搐数次后各个关节松弛,无牵拉反射,提示造模成功㊂图1㊀A:直接冷冻干燥的胶原-壳聚糖支架;B:裁剪后的胶原-壳聚糖支架;C:暴露脊髓节段;D:挂线法;E:全横断脊髓后形成的空腔;F:植入支架F i g u r e1㊀A:D i r e c t f r e e z ed r y i n g o f c o l l a g e n-c h i t o s a ns c a f-f o l d;B:C u t i n t oc e r t a i ns h a p e;C:E x p o s u r eo fs p i n a lc o r d s e g m e n t s;D:H a n g i n g l i n e m e t h o d;E:T h ec a v i t y f o r m e d a f t e r c o m p l e t e t r a n s e c t i o no f t h e s p i n a l c o r d;F:S c a f f o l d i m-p l a n t a t i o n2.3㊀双后肢运动功能的恢复㊀术后1周,各组大鼠后肢功能无明显恢复,B B B评分组间比较差异无统计学意义(P>0.05)㊂术后2周开始S C I+S组B B B 评分均明显高于S C I组,差异均有统计学意义(P< 0.05)(图2)㊂电生理是临床上被广泛认可的评价神经功能强弱的方法,根据神经传导的方向及功能分为测量运动功能的诱发电位;测量感觉功能的体感诱发电位㊂电位的潜伏期和振幅分别代表神经纤维传导的速度和兴奋性㊂该实验对脊髓损伤术后即刻㊁术后1个月和术后2个月后对各组大鼠进行电生理检测㊂从M E P 的波形图和统计图可以看出,在术后即刻S C I组和S C I+S的波形几乎检测不到(图3A~C)㊂在术后1个月和术后2个月,S C I组的潜伏期比S C I组的潜伏期明显更低(P<0.05)(图3A~B),S C I+S组的振幅比S C I组明显更高(P<0.05)(图3A和图3C)㊂㊃4302㊃中国实用神经疾病杂志2020年12月第23卷第23期㊀C h i n e s e J o u r n a l o f P r a c t i c a lN e r v o u sD i s e a s e sD e c.2020,V o l.23N o.23图2㊀S HAM 组㊁S C I 组和S C I +S 组大鼠造模后1~8周的B B B 评分值比较F i g u r e 2㊀T h ec o m pa r i s o no ft h eB B Bs c o r e so fs h a m g r o u p ,S C I g r o u p a n d S C I +s g r o u p d u r i n g 1-8w e e k s a f -t e rm o d e l i n g㊀图3㊀造模后即刻㊁术后1个月和术后2个月电生理检测㊀A :3组M E P 波形图;B :3组M E P 潜伏期;C :3组M E P 的振幅F i g u r e 3㊀E l e c t r o p h y s i o l o g i c a l e x a m i n a t i o n i m m e d i a t e l y ,1m o n t ha n d 2m o n t h sa f t e ro pe r a t i o n .A :W a v ef o r m so f M E P i n t h r e eg r o u p s ;B :L a t e n c y o fM E P i n th r e e g r o u p s ;C :A m p li t u d e o fM E P i n t h r e e g r o u ps 2.4㊀H E 染色㊀H E 染色显示脊髓仿生支架植入体内2个月后对脊髓损伤的修复作用㊂图4展示为H E 染色㊂S C I 组H E 染色大体图,脊髓断端有明显的瘢痕增生,脊髓神经元大量死亡丢失形成空洞(图4B 和图4E )㊂S C I +S 组织结构紧凑致密,修复作用明显优于S C I 组,瘢痕和空洞较少,S C I +S 结构完整性明显优于S C I 组(图4B ㊁图4E ㊁图4C 和图4F )㊂相比单纯损伤组,植入S 支架组明显增加脊髓损伤处的损伤修复程度百分比,有显著性差异(P <0.05)(图4F )㊂图4㊀造模后2个月的3组H E 染色㊀A ㊁D :S HAM 组的H E 染色大体图;B ㊁E :S C I 组H E 染色的大体图;C ㊁F :S C I +S 组H E 染色的大体图;G :3组脊髓损伤处损伤修复程度百分比F i g u r e 4㊀H E s t a i n i n g p e r f o r m e di nt h r e e g r o u p st w o m o n t h s a f t e rm o d e l i n g .Aa n dD :H Es t a i n e df o r t h e s h a m g r o u p ;Ba n dE :H E s t a i n e d f o r t h e S C I g r o u p ;Ca n dF :H E s t a i n e d f o r t h eS C I +S g r o u p ;G :T h e p e r c e n t a g eo f r e pa i r d e g r e e o f s p i n a l c o r d i n j u r y i n t h r e e g r o u ps 2.5㊀N F 免疫荧光染色㊀图5为脊髓全横断后2个月的N F 免疫荧光染色㊂S H AM 组可见大量的具有连续性的N F 阳性纤维(红色)(图5A )㊂S C I 组未见明显具有连续性的神经纤维(图5B )㊂S C I +S 组比S C I 组可见较多具有连续性的神经纤维(图5C )㊂S C I +S 组脊髓损伤处N F 百分比明显比S C I 组的更高,差异有统计学意义(P <0.05)(图5D )㊂㊃5302㊃中国实用神经疾病杂志2020年12月第23卷第23期㊀C h i n e s e J o u r n a l o f P r a c t i c a lN e r v o u sD i s e a s e sD e c .2020,V o l .23N o .23图5㊀造模后2个月的N F免疫荧光染色㊀A:S HAM组N F荧光;B:S C I组N F荧光;C:S C I+S组N F荧光;D:3组脊髓损伤处的N F百分比F i g u r e5㊀N F i m m u n o f l u o r e s c e n c e s t a i n i n g2m o n t h s a f t e r m o d e l i n g.A:N F i m m u n o f l u o r e s c e n c e s t a i n i n g o f t h e S H A M g r o u p;B:N F i m m u n o f l u o r e s c e n c e s t a i n i n g o ft h e S C I g r o u p;C:N Fi m m u n o f l u o r e s c e n c es t a i n i n g o f t h eS C I+S g r o u p;D:P e r c e n t a g e o f N F a t s p i n a l c o r d i n j u r y i n t h r e e g r o u p s3㊀讨论脊髓损伤后导致临床治疗效果不佳的主要原因是局部胶质瘢痕的形成,神经传导束的离断和大量神经细胞凋亡[17-18]㊂因此,如何克服局部瘢痕障碍同时促进神经元轴突再生㊁重建神经通路是脊髓损伤治疗的关键方面㊂组织工程的发展为脊髓治疗提供了新的治疗思路,通过合成材料的介入克服神经修复的难题,并在试验探索中取得良好的效果[19-20]㊂本实验采用真空冷冻干燥的脊髓支架治疗S C I㊂这种支架结构可以诱导断裂的神经纤维再次连接并形成完整的神经传导功能,为损伤的脊髓组织提供优良的神经生长环境[21]㊂天然材料比人工合成材料具有更多的应用优势,如良好的生物相容性㊁适宜的生物降解性㊁形态重塑性强㊁人体免疫反应低㊂因此,天然材料被广泛应用于组织工程,生物医学等领域㊂但是,天然材料最明显的缺点是力学性能差,无法为组织提供足够的力学支撑㊂天然材料中,目前人类发现的最理想的用于生物组织的天然材料便是胶原㊂已有研究证实,将胶原蛋白作为支架植入损伤的脊髓内可以延长神经细胞存活时间并促进轴突生长[22]㊂组织工程学支架是否适合作为植入物植入到生物体内,其本质是考验该种支架的理化性质,其中最重要的能够促进脊髓顺利修复的性质是适宜的吸水率㊁孔隙率和降解率[23-25]㊂同时还需要有模拟脊髓硬度和弹性的力学性能[26]㊂胶原材料的多孔性为中枢神经纤维的攀爬提供桥梁,为轴突的延长和生长提供足够的物理和化学支撑;生物相容性填补脊髓空腔;低免疫原性重塑损伤后局部脊髓的微环境,减少损伤部位的胶原沉积和纤维性瘢痕形成[27]㊂然而降解速度快㊁力学性能差导致胶原无法单独使用,因此需要结合其他材料来弥补胶原材料的缺陷[28-29]㊂壳聚糖具有良好的延展性,有利于中枢神经细胞和轴突的依附,有利于刺激神经细胞的合成分泌生长因子及营养因子等优点[30]㊂聚糖是一种长而不分支的黏多糖为主体,在糖的某些部位上共价结合若干肽链而生成的复合物㊂可在一系列细胞外酶或溶酶体中细胞内酶的催化下进行降解,是药物携带的最佳载体㊂利用壳聚糖的高力学性能弥补天然材料的缺陷,将壳聚糖与胶原蛋白交联提高胶原支架机械强度[31]㊂大鼠后肢肌肉收缩强度和运动功能的恢复是组织工程应用临床治疗S C I的最终目标㊂本实验应用多种手段检测不同时间段组织工程仿生学支架对损伤后大鼠后肢功能恢复的作用㊂活体中采用运动功能评分(B B B评分)和电生理评价双后肢感觉运动及协调功能的恢复㊂离体后主要通过脊髓H E 染色评价组织工程学支架对损伤后促进神经再次生长和发育并完成神经传导及功能恢复等方面作用;本实验不仅从大体层面证明支架对脊髓修复具有积极的作用,更进一步通过微观角度进一步证明组织工程学支架的有效性,增加了本实验的说服力㊂结果显示㊃6302㊃中国实用神经疾病杂志2020年12月第23卷第23期㊀C h i n e s e J o u r n a l o f P r a c t i c a lN e r v o u sD i s e a s e sD e c.2020,V o l.23N o.23S C I+S组的治疗效果明显优于S C I组,表现在运动功能评分(B B B评分)和电生理评价明显优于S C I 组㊂与运动功能恢复相一致的是,从H E染色和N F 免疫荧光染色的结果可以得出,相比S C I组,支架治疗组从微观层面解释了改善了脊髓损伤后的病理过程,减轻水肿,减少瘢痕形成的原因,并证明了该支架可以明显促进神经再次生长和发育并完成神经传导,具有良好的临床应用前景㊂胶原-壳聚糖支架减轻组织空洞和胶质瘢痕的形成,促进脊髓神经纤维再生和运动功能的恢复㊂4㊀参考文献[1]㊀A L K A B I ES,B O I L E A U AJ.T h eR o l eo fT h e r a p e u t i cH y p o t h e r m i a A f t e r T r a u m a t i cS p i n a lC o r dI n j u r y--AS y s t e m a t i cR e v i e w[J].W o r l dN e u r o s u r g,2016,86:432-449.D O I:10.1016/j.w n e u.2015.09.079.[2]㊀N OMU R A H,T A T O R C H,S HO I C H E T M S,e ta l.B i o e n g i n e e r e d s t r a t e g i e s f o r s p i n a l c o r d r e p a i 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胶原蛋白／丝素蛋白的理化性质及静电纺胶原／丝素复合材料在骨组织工程中的应用张振辉;陈旭义;李晓寅;杨晓青;徐云强【期刊名称】《山东医药》【年(卷),期】2014(000)031【总页数】3页(P86-88)【关键词】静电学;静电纺丝技术;胶原蛋白类;丝素蛋白类;骨组织工程【作者】张振辉;陈旭义;李晓寅;杨晓青;徐云强【作者单位】天津医科大学总医院，天津300052;武警后勤学院附属脑科医院;武警后勤学院附属脑科医院;武警后勤学院附属脑科医院;天津医科大学总医院，天津300052【正文语种】中文【中图分类】R741.05骨损伤、骨缺损等由于移植物来源短缺或移植后存在多种不良反应等因素，治疗上非常困难，成为骨科领域亟待攻克的难题。

目前临床治疗方法主要包括内源性骨修复和外源性骨修复两种。

内源性骨修复仍是骨缺损修复的金标准，一般从身体另一部位取出健康骨后移植到损伤部位，其局限性在于骨源短缺，且往往需要二次手术;外源性骨修复虽克服了骨源短缺的缺点，但存在移植体组织相容性及容易引发感染等问题。

骨组织工程学的发展改变了传统的治疗模式，其目的是利用工程学和生命科学的原理和方法再生新的骨组织，以修复和替代病变或缺损骨组织。

骨组织工程以种子细胞、支架材料、细胞因子作为三要素来构建三维空间复合体，其中支架材料尤为重要，能提供细胞基质、维持细胞生长并保持其分化功能，提供暂时的力学支撑，从而满足组织修复和重建的要求［1］。

随单一材料支架缺点的不断暴露，将两种或两种以上材料混纺成复合材料以实现其结构和功能上互补的方法，有望在支架材料研究领域展现创新性和实用性。

本文就胶原蛋白/丝素蛋白的理化性质及静电纺胶原/丝素复合材料在骨组织工程中的应用综述如下。

1 胶原蛋白/丝素蛋白的理化性质1.1 胶原蛋白胶原蛋白是动物结缔组织的主要结构成分，不同种类动物来源的胶原具有非常相似的化学和生物学特征。

胶原蛋白具有较低的免疫原性、良好的生物相容性及生物可降解性，而且来源广泛，是应用最早的天然生物材料。

ＣＲＴＥＲ０引言组织工程学是一门多学科交叉的边缘学科，组织工程的兴起为临床上治疗骨缺损、软骨损伤、肌腱损伤等棘手问题提出了新的解决办法，具有良好的应用前景。

组织工程的基本原理是将细胞在体外培养扩增后，吸附于预先设计的生物学支架上，构成细胞－支架复合体，植入机体相应的病损部位。

随着细胞长入，支架材料逐渐降解吸收，最终形成具有正常生理结构与功能的新生组织，从而达到器官再生或修复的目的。

种子细胞、支架材料和生长因子是组织工程的三要素，选择合适的材料作为细胞生长的支架是组织工程研究的基础，而良好的支架材料必须满足以下基本要求［１］：①具有一定的机械强度和理化性质。

②材料来源充足，易于重复制作，加工成型，可塑性强。

③良好的生物相容性，其本身及降解产物对细胞和机体无毒性，不会或较少引起炎症和免疫排斥反应。

④有适度的生物降解速率，且该降解速率需和组织再生的速率相匹配，最后可被完全ＳｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｉｎｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｂｓｔｒａｃｔＯＢＪＥＣＴＩＶＥ：Ｔｏｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｉｎｔｈｅｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ａｎａｌｙｚｅａｎｄｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎ－ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ．ＤＡＴＡＳＯＵＲＣＥＳ：Ａｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｂａｓｅｄｓｅａｒｃｈｏｆＰｕｂｍｅｄｗａｓｕｎｄｅｒｔａｋｅｎｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｓｒｅｌｅｖａｎｔｔｏｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎａｎｄｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｆｒｏｍＪａｎｕａｒｙ１９９３ｔｏＪａｎｕａｒｙ２００７，ｗｉｔｈｔｈｅｋｅｙｗｏｒｄｓ＂ｓｉｌｋ，ｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＂ｉｎＥｎｇｌｉｓｈ；Ｓｉｍｉｌａｒｌｙ，ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔａｒｔｉｃｌｅｓｂｅｔｗｅｅｎＪａｎｕａｒｙ１９９４ａｎｄＪａｎｕａｒｙ２００７ｗｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎＣｈｉｎａＪｏｕｒｎａｌＦｕｌｌ－ｔｅｘｔＤａｔａｂａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｋｅｙｗｏｒｄｓ＂ｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎ，ｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＂ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ．ＳＴＵＤＹＳＥＬＥＣＴＩＯＮ：Ｔｈｅｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｐｒｉｍａｒｉｌｙ．Ｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｔｈｏｓｅａｂｏｕｔｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎ＇ｓｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｏｓｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅｓｔｕｄｉｅｓａｂｏｕｔｂｏｎｅｍａｒｒｏｗｓｔｒｏｍａｌｃｅｌｌｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎ，ａｎｄｔｈｏｓｅａｂｏｕｔｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｆｏｒｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉａ：ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｓｔｕｄｙ．ＤＡＴＡＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ：Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅ９６ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉａ，４８ｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｎｄ４５ｏｆｔｈｅｍｗｅｒｅｅｘｃｌｕｄｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｍｅｒｅｓｅａｒｃｈ．Ａｍｏｎｇｔｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ，１３ｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎ，７ｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ２８ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎ＇ｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＤＡＴＡＳＹＮＴＨＥＳＩＳ：Ｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｉｎｖａｒｉｏｕｓｆｏｒｍａｔｓ（ｆｉｌｍｓ，ｎｅｔｓ，ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，ｓｐｏｎｇｅｓａｎｄｓｏｏｎ）ｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｗｎｔｏｓｕｐｐｏｒｔｓｔｅｍｃｅｌｌａｄｈｅｓｉｏｎ，ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｉｎｖｉｔｒｏａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｔｉｓｓｕｅｒｅｐａｉｒｉｎｖｉｖｏ．Ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒ，ｓｔｅｍｃｅｌｌ－ｂａｓｅｄｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｕｓｉｎｇｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｓｃａｆｆｏｌｄｓｈａｓｅｘｐａｎｄｅｄｔｈｅｕｓｅｏｆｓｉｌｋ－ｂａｓｅｄｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｓｃａｆｆｏｌｄｓ．ＣＯＮＣＬＵＳＩＯＮ：Ｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｈａｓｂｅｅｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｔｕｄｉｅｄｆｏｒｉｔｓｎｅｗｂｉｏｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｃｏｎｔｒｏｌｓｉｔｓｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｌｅａｄｓｔｈｅｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎ－ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．ＤｕａｎＱＹ，ＤｕａｎＸ，ＺｈａｎｇＨＸ．Ｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｉｎｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＺｈｏｎｇｇｕｏＺｕｚｈｉＧｏｎｇｃｈｅｎｇＹａｎｊｉｕｙｕＬｉｎｃｈｕａｎｇＫａｎｇｆｕ２００７；１１（２６）：５１９９－５２０３（Ｃｈｉｎａ）［ｗｗｗ．ｚｇｌｃｋｆ．ｃｏｍ／ｚｇｌｃｋｆ／ｅｊｏｕｒｎａｌ／ｕｐｆｉｌｅｓ／０７－２６／２６ｋ－５１９９（ｐｓ）．ｐｄｆ］摘要目的：总结丝素蛋白在生物材料和组织工程领域的应用，分析和展望丝素蛋白材料在医学生物领域的应用前景。

用于组织工程的胶原蛋白纳米纤维支架一、组织工程概述组织工程是一个跨学科领域，它结合了生物学、工程学和医学的原理和方法，旨在开发能够修复、替代或增强受损组织和器官功能的生物替代品。

组织工程的核心目标是通过构建具有生物活性的组织工程支架，引导细胞的增殖、分化和组织再生。

组织工程的发展面临着诸多挑战。

首先，需要找到合适的生物材料来构建支架。

这些材料应具有良好的生物相容性、生物可降解性和适当的机械性能。

其次，支架的结构和孔隙率对于细胞的生长和组织的形成至关重要。

合适的孔隙率可以允许细胞的迁移、营养物质的扩散和代谢废物的排出。

此外，如何在支架上负载生物活性分子，如生长因子和细胞因子，以促进细胞的分化和组织的再生也是一个关键问题。

二、胶原蛋白纳米纤维支架在组织工程中的应用1. 胶原蛋白的特性胶原蛋白是一种在动物体内广泛存在的蛋白质，它是细胞外基质的主要成分之一。

胶原蛋白具有良好的生物相容性、生物可降解性和低免疫原性，使其成为组织工程支架的理想材料。

此外，胶原蛋白还具有独特的三螺旋结构，赋予其一定的机械强度和稳定性。

2. 纳米纤维支架的优势纳米纤维支架具有许多独特的优势。

首先，纳米纤维的直径与细胞的大小相近，可以模拟细胞外基质的天然结构，为细胞提供良好的附着和生长环境。

其次，纳米纤维支架具有较高的比表面积，可以负载更多的生物活性分子，如生长因子和细胞因子，从而更有效地促进细胞的分化和组织的再生。

此外，纳米纤维支架的孔隙率可以通过调节纤维的直径和间距来控制，以满足不同组织工程应用的需求。

3. 胶原蛋白纳米纤维支架的制备方法胶原蛋白纳米纤维支架的制备方法有多种，包括静电纺丝法、自组装法和模板合成法等。

静电纺丝法是一种常用的制备纳米纤维支架的方法。

它利用高压电场将胶原蛋白溶液拉伸成纳米纤维，并沉积在收集器上形成支架。

静电纺丝法可以制备出直径均匀、孔隙率高的纳米纤维支架，并且可以通过调节电场强度、溶液浓度和流速等参数来控制纤维的直径和孔隙率。

丝素蛋白材料在组织工程中的新进展谢敏凯;徐月敏【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2012(016)043【摘要】背景：丝素蛋白支架已被建议运用在组织工稚骨和软骨重建、肌腱重建、血管重建，神经重建以及膀胱币建等备方面。

目的：总结丝索蛋白作为支架在生物材料和组织工程领域的应川与发展。

方法：由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊数据库2000年1月至2011年11月仃关丝素蛋白支架制备工艺，丝素蛋白支架修饰方法及丝素蛋白在组织工程中的应用等方面的文献。

结果与结论：丝索蛋白具有机械强度高、生物降解性慢、生物相容性良好、制备工艺多样等特点，支持多种细胞黏附、分化和生长，可应用于人工韧带、血管、骨、神经组织等方面。

近期以丝素蛋白支架作为载体，通过多种方式添加各种生物制剂，比如各种生长因子和细胞因子，进一步扩大丝素蛋白在组织工程中的应用范围。

【总页数】6页(P8105-8110)【作者】谢敏凯;徐月敏【作者单位】上海交通大学附属第六人民医院泌尿外科,上海市200233【正文语种】中文【中图分类】R318【相关文献】1.丝素蛋白材料在组织工程中的新进展☆ [J], 谢敏凯;徐月敏2.缓释左氧氟沙星三维丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合骨组织工程支架材料的制备与表征 [J], 叶鹏;骆付丽;刘安平;段海真;胡权;黄文金;程云;喻安永3.缓释左氧氟沙星三维丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合骨组织工程支架材料的制备与表征 [J], 叶鹏; 骆付丽; 刘安平; 段海真; 胡权; 黄文金; 程云; 喻安永4.石墨烯/丝素蛋白复合支架材料及其在组织工程的研究进展 [J], 邱荣敏;梁雁5.静电纺丝技术构建的丝素蛋白基纤维材料在组织工程领域中的应用 [J], 吴晨星;王卉;张克勤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

胶原蛋白及其在组织工程学中的应用胶原蛋白是人体内含量最多的一种蛋白质，它存在于组织基质中，是维持组织结构和功能的重要成分。

胶原蛋白在体内的主要作用是为细胞提供支持和保持组织的稳定性，同时也能促进组织修复和再生。

近年来，随着组织工程学的发展，胶原蛋白在医学领域的研究得到了越来越广泛的应用。

组织工程学是利用多种生物学和工程学原理，对细胞和材料进行合理组合，构建出具有特定功能的人工组织和器官的一门学科。

在组织工程学中，胶原蛋白具有非常重要的作用。

其良好的生物相容性、生物降解性和形态可塑性，使其成为一个理想的载体和支架材料。

下面将从三个方面来讨论胶原蛋白在组织工程学中的应用。

1. 胶原蛋白的生物降解性和生物相容性胶原蛋白具有非常好的生物降解性和生物相容性，这是它应用于组织工程学的重要基础。

在体内，胶原蛋白能够被相关酶类降解为小分子物质，并被新的组织所取代。

同时，因为胶原蛋白的分子结构和组织基质中的胶原蛋白相似，因此在体内注入后不易引起免疫反应。

2. 胶原蛋白的形态可塑性胶原蛋白的形态可塑性使其成为一个理想的载体和支架材料。

胶原蛋白在水中能形成三维网状结构，具有良好的生物相容性和生物降解性。

利用这一特性，研究人员可以通过不同的方法，将胶原蛋白与其他生物材料相结合，制备出各种形态的组织修复材料和生物替代品。

3. 胶原蛋白在组织修复中的应用胶原蛋白在组织修复中的应用成为了组织工程学的一项重要研究领域。

主要包括以下方面：(1) 软组织修复利用胶原蛋白制备的支架材料，可以在体内维持一定的形态和空间结构，提供支持和引导因损伤或疾病而失去的软组织，如肌肉、神经、软骨和皮肤等，进行修复和再生。

此外，研究人员也可以在胶原蛋白基质中加入各种生长因子、细胞因子等，以加速软组织的修复过程。

(2) 骨组织修复胶原蛋白也被广泛应用于骨组织的修复。

在胶原蛋白的载体中添加各种骨生长因子和成骨细胞，可以促进和加速骨组织的生长和修复。

此外，胶原蛋白也可以用于骨髓移植、人工关节替换等方面。

基于丝素蛋白构建的支架在组织修复中的应用丝素蛋白，听起来有点像什么高大上的东西，但其实它离我们并不遥远。

大家听说过“蚕丝”吧？对，就是那种蚕吐出来的丝，穿在身上不仅舒服还显得特优雅。

没错，丝素蛋白就是从这种蚕丝里提取出来的一个重要成分。

听上去好像不值一提，但其实它在医学领域，尤其是组织修复上，真的是一个超级英雄。

这种蛋白质不仅仅是让蚕能够吐丝那么简单，它的用途广泛，甚至能帮助我们修复身体的受损部位。

你要是没听说过，那今天可得跟我一起来瞧瞧它的神奇之处。

首先说到组织修复，你可能会想，为什么丝素蛋白这么牛？蚕丝里面含有一种天然的蛋白质，叫做“丝素蛋白”，它的结构既稳定又柔韧，就像是一块能被拉得又长又细的橡皮筋。

这个蛋白质的特别之处在于它不仅不容易断裂，而且还特别适合用来制造各种支架。

你可以把它想象成一块“网状结构”的蛋白质网，恰好可以作为修复身体组织的小小“支撑架”。

比如，你的皮肤破了一个口子，骨头摔了个大跟头，这种支架就能帮忙把你身体里的受损组织撑住，给它们足够的时间和空间去修复，最终把受伤的地方恢复得像原来一样。

想想看，丝素蛋白是不是就像一个隐形的守护神，在你看不见的地方，悄无声息地帮你做着大事？不过说到这里，大家可能会问，丝素蛋白难道就这么简单吗？不，别小看它。

这种蛋白质除了能帮助组织修复外，它还有一个特别强大的功能，那就是它能促进细胞的生长。

你听没听过一句话：“细胞的生命力旺盛了，伤口也就好了。

”正是因为丝素蛋白的这种特性，它能够在人体受伤的时候，给那些急需修复的细胞提供一个温暖的家。

这个家不仅舒服，还能让细胞们在这里自由自在地生长、繁殖，最后完成伤口的愈合。

就好像给你的身体找了一个最适合住的地方，让细胞们能够安心地打下根基，重新开始工作。

你可能会好奇，这个丝素蛋白是怎么在医学领域大展拳脚的呢？它的应用范围真的是不小，特别是在骨骼、皮肤、甚至神经等多个领域。

想象一下，骨头断了，它能做支架；皮肤烧伤了，它也能做支架；脑部受伤了，它还是能做支架。

摘要：对丝素的性能及其在骨组织工程中的研究进展与应用进行分析总结与展望。

丝素具有良好的机械性能和理化性质，以及优秀的生物降解性和生物相容性，是一种优秀的生物材料，已广泛应用于骨组织工程的各个方面，修饰改性或与其他材料复合后可得到更好的应用。

关键词：骨组织工程；复合材料；丝素中图分类号：TS149 文献标志码：A 文章编号：1001-7003(2011)03-0013-06丝素及其复合材料在骨组织工程中的研究与应用侯春春，李圣春，张胡静，周 婵，徐 水(西南大学 生物技术学院，重庆 400715)Research and applications of silk fibroin and it's composites for bonetissue engineeringHOU Chun-chun, LI Sheng-chun,ZHANG Hu-jing, ZHOU Chan, XU Shui(College of Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400715, China)Abstract: This paper introduces the progress and prospects of the silk fibroin and its composites for bone tissue engineering applications. Silk fibroin is an excellent biomaterial, with fine mechanical property and physicochemical property, biodegradability and biocompatibility. It has been widely applied in various aspects of bone tissue engineering, and can get better application in modification or mixing with other materials.Key Words: Bone tissue engineering; Composite materials; Silk fibroin收稿日期：2010-09-26；修回日期：2010-11-05基金项目：苏州大学丝绸工程实验室项目(KTS0917)作者简介：侯春春(1986－ )，女，硕士研究生，研究方向为生物材料。

丝素蛋白在生物材料领域的应用丝素蛋白(Silk protein)是一种由昆虫和蜘蛛等生物制造的蛋白质，具有优秀的结构特性和生物相容性，因此在生物材料领域有着广泛的应用。

丝素蛋白可以被提取和改性，用于制备各种功能性生物材料，如支架、薄膜、纳米颗粒等。

本文将重点介绍丝素蛋白在生物材料领域的应用。

1.支架材料丝素蛋白具有优良的生物相容性和生物降解性，因此非常适合用于开发重建组织和器官的支架材料。

丝素蛋白支架可以提供生物活性基质，促进组织细胞的生长和分化，并在组织再生过程中逐渐降解。

目前已经有许多研究使用丝素蛋白制备支架材料，用于修复软骨、骨骼、皮肤、神经组织等。

2.载药系统丝素蛋白的结构可以被改良，以实现药物的稳定储存和控制释放。

丝素蛋白可以通过交联、脱色和修饰等方法进行改性，以调控药物的释放速率和性质。

利用丝素蛋白作为载体，可以制备出控制释放药物的纳米颗粒、微球和纤维等载药系统。

这些载药系统可以通过组织工程技术用于治疗癌症、感染和其他疾病。

3.生物传感器丝素蛋白的特殊结构和功能也使其成为生物传感器的理想材料。

丝素蛋白可以通过调控其丝素颗粒的大小和形状，来实现对生物分子的高灵敏度和快速检测。

利用丝素蛋白制备的生物传感器可以用于检测生物标志物、环境污染物和食品安全等领域。

4.组织工程丝素蛋白作为一种天然的生物材料，具有优异的生物相容性和生物可降解性，是制备组织工程支架的理想选择。

丝素蛋白可以被用于制备人工皮肤、血管、骨骼和软骨等组织工程产品。

丝素蛋白支架可以为细胞提供适宜的生长环境，促进细胞增殖和分化，并逐渐降解为细胞所分泌的基质。

5.生物包膜丝素蛋白可以制备成薄膜，用于保护和修复生物表面。

丝素薄膜具有较好的机械性能和生物相容性，可以作为生物包膜用于修复受损的皮肤、软骨和神经组织等。

丝素蛋白的天然结构也可以通过改性来实现对特定生物环境的响应，例如调控溶解温度或受体识别能力。

总之，丝素蛋白作为一种天然的生物材料，具有独特的结构和优良的性能，在生物材料领域有着广泛的应用前景。

丝素蛋白在骨组织工程中的应用研究进展张艳红1朱良均1姚菊明2（1浙江大学动物科学学院/应用生物资源研究所，杭州 310029；2浙江理工大学纺织与材料学院，杭州，310018）摘要丝素蛋白因其良好的生物相容性，支持多种细胞的黏附及增殖，成为一种优良的生物材料，广泛应用于组织工程研究中。

本文简述了丝素蛋白的结构和主要性能，以及丝素蛋白在骨组织工程中的应用及研究进展。

关键词丝素蛋白；骨组织工程；生物材料；研究进展Application and advance of silk fibroin protein in bone tissueengineeringZhang yanhong1 Zhu liangjun1 Yao juming2(1Institute of Applied Bioresources, College of Animal Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310029; 2College of Materials and Textiles,Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018)Abstract: Silk fibroin is a good kind of biomaterial with excellent biocompatibility. It supported the cell adhesion and proliferation. In recent years, silk fibroin has been widely used in the research of tissue engineering. In this article, the recent development of silk fibroin in bone tissue engineering has been reviewed.In addition, the structure and the properties of silk fibroin have also been reviewed.Key words: silk fibroin; bone tissue engineering; biomaterials; advance骨组织工程是将种子细胞、生长因子和生物材料三要素复合以后应用于体内的骨组织再生和体外的骨组织构建，其中生物材料为细胞的生长、繁殖、新陈代谢以及形成新组织提供支持，是骨组织工程中的关键因素[1]。

丝素蛋白在组织工程中的应用
一、引言
丝素蛋白，一种天然的蛋白质，具有出色的生物相容性、生物活性和可降解性，因此被广泛用于组织工程领域。

本文将深入探讨丝素蛋白在细胞培养支架、组织修复与替代、药物输送以及基因治疗等方面的应用。

二、丝素蛋白在细胞培养支架中的应用
丝素蛋白可以制成三维支架，为细胞提供附着、生长和分化的环境。

这种支架能够模拟天然组织的结构，促进细胞的增殖和分化，从而在组织工程中具有广泛的应用前景。

三、丝素蛋白在组织修复与替代中的应用
丝素蛋白由于其良好的生物相容性和生物活性，被广泛应用于组织修复与替代。

例如，丝素蛋白可以用于制造人工皮肤、软骨、血管等组织，为疾病或损伤患者提供治疗。

四、丝素蛋白在药物输送中的应用
丝素蛋白具有优良的生物降解性和生物相容性，可以作为药物输送的载体。

通过将药物包裹在丝素蛋白中，可以实现药物的靶向输送，提高药物的疗效，降低副作用。

五、丝素蛋白在基因治疗中的应用
丝素蛋白可以作为基因治疗的载体，将基因精确地传递到病变细胞中，从而达到治疗的目的。

这为许多难以治愈的遗传性疾病和恶性肿瘤的治疗提供了新的可能。

六、结论
丝素蛋白由于其独特的生物特性，在组织工程中具有广泛的应用前景。

从细胞培养支架到组织修复与替代，从药物输送再到基因治疗，丝素蛋白都发挥着重要的作用。

随着研究的深入，我们期待丝素蛋白在未来的生物医学领域中发挥更大的作用。

丝素蛋白在骨组织工程中的应用研究进展李大为;何进;何凤利;刘雅丽;邓旭东;叶雅静;尹大川【摘要】We briefly introduce the importance of bone tissue engineering and the requirements of the scaffold in bone tissue engineering. Moreover,we review the characteristics of silk fibroin and the application of its five forms in bone tissue engineering,and summarize the features of silk fibroin composite scaffold and its effect on bone repair. Finally,we present the main problem of silk fibroin scaffold in bone tissue engineering, and point out the direction for future re-search.%简述了骨组织工程的重要性及其对组织工程支架的要求,介绍了丝素蛋白的特性,着重介绍了5种形态的丝素蛋白材料在骨组织工程中的应用,并总结了丝素蛋白复合支架的特点以及其对骨修复的影响,提出了丝素蛋白支架存在的主要问题并展望了其未来的研究方向.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2017(034)009【总页数】7页(P1-6,28)【关键词】丝素蛋白;骨组织工程;组织工程支架【作者】李大为;何进;何凤利;刘雅丽;邓旭东;叶雅静;尹大川【作者单位】西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,陕西西安710072;西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】R318.08Abstract：We briefly introduce the importance of bone tissue engineering and the requirements of the scaffold in bone tissue engineering.Moreover，we review the characteristics of silk fibroin and the application of its five forms in bone tissue engineering,and summarize the features of silk fibroin composite scaffold and its effect on bone repair.Finally,we present the main problem of silk fibroin scaffold in bone tissue engineering，and point out the direction for future research.Keywords：silk fibroin;bone tissue engineering;tissue engineering scaffold 尽管骨组织具有一定的自我修复能力，但面对肿瘤切除、畸形、骨发育不全、严重的骨折等骨损伤时，患者仍然需要通过骨移植来治疗。