蚕丝
丝素蛋白水凝胶具有良好的生物相容性,免疫原性和生物可降解性,对伤口愈合具有潜在的作用。蚕茧中的
丝素蛋白,由二硫键连接的重链和轻链组成,因其止血性能好、炎症反应低、气体渗透性好等优点被广泛用作皮肤修复生物材料。
丝素蛋白制成的材料具有优异的防水性和可控生物降解性,可避免破坏伤口部位。研究表明,
丝素蛋白可以在体外支持多种人细胞的黏附和增殖,是一种很有前途的创面修复材料。
正常的伤口愈合过程分为几个可预测的阶段:止血,炎症,增殖和新组织重塑。在伤口愈合阶段的炎症期,生长因子在调节细胞迁移和增殖中起着重要作用。
a P50株蚕茧的照片;b丝素蛋白水凝胶的宏观外观;c、d 纯丝素蛋白水凝胶横截面的SEM图像
由蚕茧制成的
丝素蛋白水凝胶薄而透明(图1),其孔隙率和孔径分别可达到92.0%和8.9μm。HE等对大鼠全层皮肤损伤造模,研究
丝素蛋白水凝胶的创面修复情况。通过在第7、10、14和23天拍摄伤口区域的照片来观察伤口大小随时间的变化情况。结果表明,23天后全层皮肤创面全部愈合,用FGF1肝素化水凝胶处理的伤口在视觉水平上显著减少了疤痕的形成(图2b)。
a通过在大鼠整个皮肤上打一个洞形成伤口;b在第7、10、14和23天伤口愈合的程度;c测量伤口闭合百分比的变化;d,e在三个时间点使用ELISA法检测的全层皮肤缺损中PDGF和TGF-β1的表达水平。
术后14天,FGF1肝素化
丝素蛋白的创面闭合率达90.55%,明显高于未经处理的空白组(41%,P<0.001)(图2c)。
ELISA法检测PDGF和TGF-β1在3个时间点的表达。经FGF1处理的
丝素蛋白水凝胶中PDGF的表达水平在第7天最高,明显高于壳聚糖、
丝素水凝胶和空白组(图2d),但在第10天和第14天迅速下降,差异无统计学意义。此外,从第7天到第14天,TGF-β1的表达没有统计学上的显著差异(图2e)。
为了解
丝素蛋白的伤口愈合机制,通过EdU方法,研究L929细胞的增殖情况。结果表明,空白组中只有少量的L929细胞发出微弱的红色荧光信号。FGF1组和
丝素水凝胶组细胞间发光强度相似。然而,在有或无FGF1的培养基中,在
丝素水凝胶中培养的细胞比对照组显示出更强烈的红色荧光信号(图3a,b)。这些结果提示
丝素蛋白水凝胶可促进了L929细胞的增殖。与其他治疗组相比,FGF1处理的
丝素水凝胶更利于细胞的迁移(图3c,d)。
图3 细胞增殖和伤口愈合刮痕测定。
a,b通过EdU掺入在纤维蛋白水凝胶表面上的L929细胞增殖与空白对照相比,增加的红色荧光强度表明纯纤维蛋白水凝胶或FGF1溶液中的EdU掺入增加;c,d体外伤口愈合试验。
参考文献:
He S, Shi D, Han Z, et al. Heparinized silk fibroin hydrogels loading FGF1 promote the wound healing in rats with full-thickness skin excision. Biomed Eng Online. 2019;18(1):9