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西南大学Bio-road团队陆飞副教授在《INT J BIOL MACROMOL》上发表最新研究成果:Dual modes reinforced silk adhesives for tissue repair: Integration of textiles and inorganic particles in silk gel for enhanced mechanical and adhesive strength


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皮肤是人体直接与外部相接触的器官,其温度调节功能和对外部刺激的感应功能对于保护身体免受外部伤害来说至关重要。在日常生活中,皮肤的损伤是不可避免的,每年都有数百万人由于意外创伤导致皮肤缺损。因此,伤口管理也成为了世界范围内的一个重大挑战。传统的伤口敷料对伤口的粘附差并且促进创面愈合效率不佳,而各类具有高粘性的合成敷料生物相容性较差,容易引起伤口组织产生排异反应。具有良好生物相容性的高粘性新型创伤敷料可为各类创面提供更好的促愈合微环境,对创面能更好、更快的愈合具有十分重要的意义。

近期,西南大学蓝广芊教授课题组在International Journal of Biological Macromolecules上发表了题为“Dual modes reinforced silk adhesives for tissue repair: Integration of textiles and inorganic particles in silk gel for enhanced mechanical and adhesive strength”的研究成果。该研究采用甲酸/氯化钙溶解体系制备了一种壳聚糖/丝素蛋白复合增强粘性凝胶,其粘附性能最高可以达到93.79 kPa。这种丝素蛋白基强粘性凝胶是通过丝素蛋白功能基元以及两个复合增强体(壳聚糖非织物增强体、无机纳米碳酸钙增强体)复合而成,随后利用无机纳米碳酸钙表面多孔的特点负载促进皮肤愈合的生长因子(aFGF),从而实现伤口快速闭合。

丝素蛋白的溶解和再生是影响丝素蛋白基材料应用的关键,其溶解方法将直接影响丝素蛋白基粘性凝胶的特性。该研究基于天然丝素蛋白,通过将丝素蛋白溶解在甲酸/氯化钙(FA-Ca)溶液中来代替常用溶解模式,这种溶解方式使得蚕丝纤维具有层次分明的纤维结构,由于丝素在FA-Ca溶液中塌陷成纳米纤维而不是孤立的分子所以比原生丝具有更高的强度和延伸性。

本研究通过一定浓度的甲酸/氯化钙溶液溶解丝素蛋白,随后将一定面积的壳聚糖非织布(CS,50 g/m2)作为增强体加入丝素蛋白溶液中,置于通风橱至甲酸挥发完全得到丝素蛋白复合增强凝胶(MSC)。随后,通过改进后的“一锅法”制备了纳米多孔碳酸钙颗粒,负载酸性成纤维细胞生长因子后通过静电吸附作用在纳米碳酸钙粒子外形成一层肠溶聚合物包衣层,得到Coated-CaCO3,将Coated-CaCO3分散进入一定量的甲酸/氯化钙溶液中并通过喷涂的方式,在MSC表面喷涂一定量Coated-CaCO3,随后放置于通风橱至甲酸挥发完全,得到壳聚糖/丝素蛋白复合增强粘性凝胶MSCCA@CaCO3-aFGF。

本论文对载有生长因子的壳聚糖/丝素蛋白复合增强粘性凝胶的制备条件、理化性能以及促愈性进行了系统性研究。创制了一种通过壳聚糖织物与纳米碳酸钙粒子协同增强的丝素蛋白基粘性凝胶,通过负载外源性生长因子进一步促进了粘性凝胶的促愈效果。该敷料为兼具强粘性、强机械性能以及促进皮肤伤口愈合的新型敷料开发提供了新的思路,为开创促进伤口敷料由实验研究向临床应用的转化提供了新的参考。

西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院2020级硕士研究生刘露为本文第一作者,胡恩岭副教授为共同第一作者,蓝广芊教授和陆飞副教授为本文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、中央高校基本科研基金、重庆市归国留学人员创业创新计划以及重庆市研究生创新项目的资助。

Bio-road研发团队一直专注于伤口止血与创伤愈合用生物材料的研究,课题组成员共主持包括国防项目,国家自然科学基金,重庆市科技攻关项目,重庆市自然科学基金在内的10余项科研项目。在Advanced Functional Materials、Bioactive Materials、Chemical Engineering Journal等杂志上发表高水平SCI论文40余篇;已申请国家发明专利40项,其中已授权10余项。