丝素蛋白(Silks fibroin ，SF)因其优异的生物相容性、高机械强度、良好的弹性和生物降解性而受到越来越多的关注。然而，传统的SF支架力学性能不可逆，对固体界面的粘附能力不足，对应用环境的响应能力不足，阻碍了其在再生医学中的应用。 SF可以通过氨基酸侧链进行化学修饰，得到甲基丙烯酸化丝素蛋白(Sil-MA)。 Sil-MA保留了SF的优良特性，如良好的生物相容性和低免疫原性。重要的是，它具有作为水凝胶制造时所需的光响应特性。Sil-MA材料的出现使得基于Sil-MA类型的各种支架的开发取得了快速的进展，它们可以模仿天然组织的结构和功能特征。使用Sil-MA已经进行了大量的研究，并成功地实现了商业化。

图1 基于光交联甲基丙烯酸化丝素蛋白支架在再生医学的应用

  近期，北京航空航天大学刘海峰教授团队就基于Sil-MA的支架在再生医学中的应用进行了深入的讨论和梳理(图1)，论文以“Recent advances in photo-crosslinkable methacrylated silk (Sil-MA)-based scaffolds for regenerative medicine: A review”为题发表在《International Journal of Biological Macromolecules》期刊上。这篇综述重点系统地介绍了基于Sil-MA的各种支架的合理设计和生物制造策略，并且总结了Sil-MA在再生医学中的研究进展及未来发展方向。

  该综述从基础的Sil-MA的合成和特性出发，首先着重介绍了Sil-MA的四种合成方法并进行了比较。随后，介绍了Sil-MA可通过控制其合成和加工的条件来调节其特性，从而实现不同程度的甲基丙烯酰取代，得到具有不同性质的Sil-MA。由于Sil-MA的光聚合特性， Sil-MA可以开发形成水凝胶。Sil-MA光聚合水凝胶因其侵入性小、光固化速度快、细胞毒性小以及在水凝胶结构中对材料性能的高可控性而备受关注，已广泛应用于药物传递和组织工程领域。作者结合相关研究工作介绍了Sil-MA的水凝胶的物理化学性质。通过改变甲基丙烯酰取代度、Sil-MA溶液浓度、引发剂浓度，可以控制Sil-MA水凝胶的物理性能，包括力学性能、孔径、孔隙率、膨胀比等。特别地，基于Sil-MA的水凝胶可以制成任意形状的水凝胶来填充缺陷的几何形状。其中使用Sil-MA已经进行了大量的研究，并成功地实现了商业化。本文将从以下几个方面全面介Sil-MA水凝胶的发展大大拓宽了应用范围。通常，Sil-MA水凝胶具有可注射性、可打印性和原位凝胶性。文章中作者还进一步详尽介绍了基于Sil-MA的水凝胶的制备策略以及分类例如可注射水凝胶(图2A)，互穿网络结构水凝胶(图2B)和生物打印水凝胶(图2C)。

图2基于Sil-MA的水凝胶示意图。 (A)可注射水凝胶。 (B)互穿网状结构水凝胶。 (C) 3d打印水凝胶。

  论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.128031

论文作者/通讯作者简介：

  何西：北京航空航天大学，生物与医学工程学院，生物医学工程专业，2021级博士研究生，研究方向为组织工程，控释和功能化生物材料。

  北京航空航天大学刘海峰教授

  博士生导师，教育部新世纪优秀人才，“十四五”国家重点研发计划诊疗装备与生物医用材料重点专项指南编制专家组成员，中国生物材料学会康复器械与生物材料分会委员、中国解剖学会血管分会委员、中国研究型医院学会运动医学专业委员会委员、中国医药教育协会航天医学专业委员会委员。主要从事生物医用材料的研究开发和临床应用、干细胞的培养与分化、药物控释和基因载体的研究。先后主持中央在京高校重大成果转化项目、国家科技支撑计划课题和多项国家自然科学基金项目。在本领域主流期刊发表SCI论文90余篇，获得授权国家专利3项。

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