絲素蛋白溶液

蠶絲分為絲膠蛋白和絲素蛋白，其中絲素蛋白為主要成分，約佔到70-80%，由於其具有優異的生物相容性，無免疫原性，可體內降解並時間可控，降解產物安全無毒，正成為一種新型醫用生物材料，既可以作為產品直接用於臨牀中的組織修復，也可以作為藥物及細胞的載體支架用於藥物緩釋及組織工程構建人工器官 ^[1]  。

絲素蛋白溶液是脱去絲膠後的蠶絲纖維經一系列的純化工藝精製後所得的淡黃色澄清蛋白水溶液。絲素蛋白溶液是製備絲素蛋白成型材料的基礎， 基本上絲素蛋白所有的成型材料均以絲素蛋白溶液為材料基礎，通過添入改性劑，冷凍乾燥等技術手段製備而成。

現有技術中，再生絲素蛋白溶液的製備主要包括脱膠和溶絲兩步：蠶絲脱膠的方法概括起來有五種：沸水法、皂煮法、有機酸法、酶法和鹼法 ^[2]  ，其中鹼法為生物材料製備用絲素蛋白過程中最常用的方法；溶絲的方法概括起來有三種：強酸、強鹼和中性鹽溶液，其中中性鹽包括氯化鋅、硫氰酸鋰、硝酸鈣、碳酸鈣、磷酸鈣、溴化鋰和氯化鈣中的一種或幾種 ^[3]  。上述三種溶絲方法如表1所示。

在水溶液中，絲素蛋白主要以無規則線團形式存在，而無規則線團結構並非熱力學上穩定的結構，因此在一定外界條件下（如温度變化、改變PH等）會誘導無規則結構向 β-摺疊結構轉變。即便在低温冷藏情況下，溶液中的絲素蛋白也會從無規則結構向 β-摺疊結構轉變，最終變為凝膠。

絲素蛋白容易在環境變化時（如高温或震盪）發生分子結構變化導致聚集，表現為形成凝膠或沉澱析出，純化的絲素蛋白溶液通常室温下保存不宜超過兩週。這給下游的材料製備和應用帶來了很大的不便，主要體現在：

（1）浪費時間和材料，每次製備材料都需要重新純化絲素蛋白溶液。

（2）產品質量難以控制、重複性差。大分子量再生絲素蛋白溶液即使保存在4°C冰箱絲素蛋白的結構也在緩慢地變化，分子在不斷聚集，可能會直接影響到下面製備材料的性能。

（3）難以保存和運輸，絲素蛋白溶液在環境變化時極易變質，因此常温下保存時間太短，運輸時發生震盪也易產生凝膠態，這些問題已成為制約絲素蛋白材料大規模應用開發的首要難題。

（4）單純的製備出的絲素蛋白溶液濃度較低，最高達到10%，某些材料的製備和應用領域需要更高濃度的絲素蛋白溶液，純化後的絲素蛋白溶液只能通過進一步的濃縮手段，如透析、超濾等得到需要的高濃度絲素蛋白溶液，給材料製備帶來額外的成本和污染風險。

由於絲素蛋白溶液存在無法長期保存和運輸的缺點，所以在絲素蛋白材料的研發過程中，研究者更多的是想到利用其他材料形式來替代溶液，達到便於保存和運輸的目的，例如將溶液形式改為凍乾粉末，製備時以溶劑溶解進行製備，這種方法既可以保證絲素蛋白能隨時運輸和持久/常温儲存，也能突破目前製備溶液濃度偏低的侷限（≤10%）。但是如何得到高分子量、高穩定性的凍乾絲素蛋白也存在較大的技術挑戰。

目前，美國Tufts大學（Tufts University）、蘇州大學（Soochow University）、蘇州絲美特生物技術有限公司（Simatech）都在其技術領域開發出凍乾絲素蛋白的核心技術，利用這些技術，研究者可以製備出接近原絲素蛋白分子量、高穩定性、可高濃度調配、無菌無熱源的凍乾絲素蛋白，不僅可以幫助相關科研和生產單位解決其長期存儲和運輸的難題，也能改善絲素蛋白材料科研和應用中存在的純化工藝費時費力、重複性差等難題。