点“丝”成金！蚕丝蛋白变身高端医疗器械、硬盘存储，锁住生命与记忆( 四 ) 作为中国古代文明的一个重要象征

文章插图
植入式自匹配能量采集系统，用于监测并收集心跳能量
研究表明，将人骨髓间充质干细胞(HMSCs)接种到混有培养基的蚕丝蛋白水凝胶材料上,随着蚕丝蛋白浓度的增加， HMSCs细胞可以在蚕丝蛋白水凝胶上较好地生长，这也使得蚕丝蛋白水凝胶支架在骨组织修复有着广泛的应用前景。
原位可注射蚕丝蛋白水凝胶能够快速凝胶化，满足了在体内注射后凝胶能够立即成型的需要，因此原位可注射蚕丝蛋白水凝胶是一种理想的可注射性原位水凝胶材料，可应用于微创手术。
蚕丝皮肤电子系统
一种基于蚕丝蛋白材料的人体“友好”皮肤电子系统，可在使用过程中稳定牢固贴附于人体皮肤表面，测量人体电信号与多种生理化学分泌物，使用过后可以通过触发完成快速可控分离，可实现与人体皮肤集成的多维度实时测量。
文章插图
人体“友好”电子皮肤实物展示照片（电子皮肤贴附于人体手臂）
此外，针对测量得到的多模态大数据，科研人员开发了一款基于人工神经网络的机器学习算法，可准确区分人体的多种生理状态，为人体全天候健康监测提供了一种有效的解决方案。这项研究将皮肤电子与机器学习相结合，对未来个性化智能医疗可带来至关重要的影响。
蚕丝蛋白鼻假体
近20年来，我国医疗美容行业已涵盖了医疗整形、医疗美容、注射美容等多个领域，同时涉及到包括外科、骨科、妇科、口腔等学科在内的许多专业。
蚕丝蛋白鼻假体示意图
选择医疗美容材料，需要满足对人体无毒无害、与人体组织的相容性、稳定性好，以及植入人体组织后无排斥反应、手术时操作便利、可塑性好等条件。蚕丝蛋白材料是颇具代表性的天然生物医学材料。它生物兼容性良好，可通过多种加工方法制备成各种形状，并可调控蚕丝蛋白材料的孔隙率、力学性能、弹性等特性，是一种理想的医疗美容材料。此外，可在蚕丝蛋白材料中预先负载抗菌消炎药物或者细胞生长因子，以形成多功能的蚕丝蛋白医疗及美容材料。
蚕丝蛋白微针
微针给药系统是一种集皮下注射与透皮贴片双重释药特点的微侵袭透皮给药系统，其作用机制是药物通过微针穿透皮肤角质层后形成的微小孔道进入皮肤，达到促进经皮渗透和到达皮肤特定深度的目的。
文章插图
蚕丝蛋白微针及异质异构蚕丝蛋白微针示意图
蚕丝蛋白因其优异的机械性能、生物相容性和可降解性，可以用来作为新型的生物可降解微针材料。通过预先负载药物分子的方式，科研人员可将蚕丝蛋白溶液功能化，随后通过微纳加工的方式将蚕丝蛋白加工成微针的形式，微针通过微创的方式向人体内输送药物，并且通过调控蚕丝蛋白的晶体结构，在时间和空间上控制其降解，从而精准控制药物分子的释放。
蚕丝蛋白干细胞支架
由于蚕丝蛋白是一种天然聚合物，纯度高、机械强度高，并具有良好的生物相容性，非常适用于组织工程。它能作为组织工程中提供干细胞生长的支架材料，同时也能够应用于骨再生的支撑材料。
蚕丝蛋白材料可通过多种加工方法制备成凝胶材料、多孔泡沫材料等多种形式，并可调控蚕丝蛋白材料的孔隙率、力学性能、弹性等特性。
以蚕丝蛋白为原料制备的具有三维孔隙率（孔隙分布均匀、孔隙率高、孔隙连通性好）、力学性能佳、具有良好的生物相容性及生物降解性的蚕丝蛋白多孔泡沫，可作为细胞支架，成为组织繁殖分化和新陈代谢的场所，为细胞生长输送营养，排除废物。