丝胶蛋白是家蚕分泌的一种天然蛋白,不仅具有保湿、抗炎、抗氧化及高生物相容性和无免疫原性等特点,而且拥有丰富且便于修饰和改造的活性基团,是制备生物医用水凝胶的极好材料。近年来,研究者已制备了多种丝胶蛋白水凝胶并将其用作药物或生长因子的递送载体、细胞支架及多种组织损伤修复。然而,现有丝胶蛋白水凝胶仍然存在机械强度差、除菌难、透明度低等问题。本论文分别从丝素缺失突变型家蚕的蚕茧和蚕体中提取丝胶蛋白,制备出了两种新型纯丝胶蛋白水凝胶,同时对其理化性能、生物相容性等进行了系统地表征,旨在解决目前丝胶蛋白水凝胶存在的不足并拓展丝胶蛋白水凝胶在组织工程等领域的应用。1.无菌、可注射且高机械性能丝胶蛋白水凝胶的制备及其性能研究本部分选取丝素缺失突变型家蚕(180 Nd-s)的蚕茧,洗净研磨成粉末,经过高温高压(121℃,0.1 MPa)处理后,即可获得高浓度、无菌且游离氨基含量高的丝胶蛋白溶液。然后将丝胶蛋白溶液与京尼平交联,制备了无菌、可注射、力学性能优异的丝胶蛋白水凝胶。该水凝胶体系可以通过调控丝胶蛋白溶液的浓度,实现了成胶时间在十几分钟至数小时范围内调控。不同浓度的丝胶蛋白水凝胶支架的孔径在4.9-7.1μm之间,孔隙率在66%-79%之间,其可调控的孔径可用于不同细胞的培养与组织修复;该丝胶蛋白水凝胶还具有优异的溶胀性和降解性,且其溶胀和降解均具有pH响应性,其中在碱性条件(pH 11.0)下最大溶胀率高达800%。在降解性测试中,丝胶蛋白水凝胶在碱性条件(pH 11.0)下降解速率最快、中性环境(pH 7.4)下次之,酸性环境(pH 3.0)下最慢,35天内累计降解率分别为85%、64%和25%;此外,水凝胶在小鼠体内可存留Histone Methyltransf抑制剂超过5周。该丝胶蛋白水凝胶还具有优良的机械性能,12%丝胶蛋白水凝胶的压缩模量为434 k Pa,且最大延展率可达740%,此时的拉伸强度为375k Pa;同时该丝胶蛋白水凝胶具有良好的注射性。此外,还具有良好的药物缓释功能,负载的模式药物辣根过氧化物酶(HRP)的释放可到192 h以上;在细胞相容性方面,该水凝胶能够支持小鼠胚胎成纤维细胞(NIH 3T3)的黏附与增殖。以上结果说明,无菌、可注射、高机械性能的丝胶蛋白水凝胶有望作为一个多功能平台用于药物、生长因子或细胞的递送载体或用于组织损伤修复。2.高延展性的透明丝胶蛋白水凝胶的制备及其性能研究本部分通过解剖丝素缺失突变型家蚕(140 Nd-s),从蚕体内的丝腺中分离得到高浓度丝胶蛋白溶液。然后利用该丝胶蛋白溶液与甲酸作用,制备出具有高延展性且透明的新型丝胶蛋白水凝胶。该丝胶蛋白水凝胶具有多孔结构,孔径范围在15-33μm,孔immediate consultation隙率范围在69%-80%;它的溶胀率在200%-260%之间。与以往报道的水凝胶相比,该水凝胶在水溶液中的降解速度缓慢,在碱性条件(pFG-4592价格H 11.0)下,5周的累计降解率仅在25%左右,这可能与它含有较高的β-折叠结构以及其良好的稳定性有关。在机械性能方面,该丝胶蛋白水凝胶的最大延展率可达到853%,远高于已报道的纯丝胶蛋白水凝胶。另外其弹性模量为388 k Pa。此外,该丝胶蛋白水凝胶无细胞毒性,具备良好的细胞相容性。综上所述,该水凝胶有望成为可视化创伤敷料以及一些对力学性能要求较高的软组织损伤修复等方面的候选材料。