引用本文： 陸史俊, 左保齊, 劉洪臣. 絲素蛋白生物支架材料在骨組織工程中的應用進展. 中國修復重建外科雜志, 2014, 28(10): 1307-1310. doi: 10.7507/1002-1892.20140282 復制
組織工程是一門多學科交叉的新興學科，其通過有效整合生物支架材料、種子細胞和生物活化因子，最終期望實現組織和器官的體外工程化，用于再生與修復治療的需要。其中，生物支架材料能為細胞的附著、生長、分化、繁殖提供適宜的微環境，是組織工程研究的基礎。目前，應用于骨組織工程的生物支架材料主要有：生物骨類、生物陶瓷類、生物聚合物類。生物骨類主要指自體骨、同種異體骨或異種骨，具有良好的網架結構，組織相容性好，但其力學性能、免疫原性及原料來源制備仍是主要不足。生物陶瓷類主要指羥基磷灰石、磷酸三鈣、生物玻璃、雙相磷酸鈣等，這些材料具有良好生物相容性，利于骨組織的修復再生，但其脆性高、韌性差，且材料降解速率不穩定，對周圍正常骨組織的改建有潛在副作用[1]。生物聚合物類包括天然高分子聚合物（膠原、透明質酸等）和人工合成聚合物（聚乳酸、聚羥基乙酸等），這類材料能提供一個理想的類似于細胞外基質的微觀結構，利于細胞的生長、分化；但其機械性能差，易于降解，且人工合成的高分子聚合物降解后呈弱酸性，可能在體內引起無痛性炎性反應[2-3]。
絲纖維作為手術縫合線等運用于臨床已有近百年歷史。近年來眾多研究[4-5]發現，絲纖維的主要成分絲素蛋白可用于生物支架材料的制作，并表現出其獨特優勢和潛力。本文現對絲素蛋白生物支架在骨組織工程中的應用進展作一綜述。
1 絲素蛋白生物材料的特性
絲蛋白主要是由家蠶等分泌的天然結構蛋白，常在蠶繭繅絲中提取。絲蛋白包含絲素蛋白和絲膠蛋白，絲膠蛋白包繞在絲素蛋白外側，被證實是引起機體免疫反應的主要原因[6]。絲素蛋白主要由甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸以高度重復的多肽鏈組成，含有輕鏈和重鏈，相對分子質量分別為25 × 103和325 × 103，2條鏈緊緊纏繞，結構致密，形成的蛋白空間構象可分為SilkⅠ和SilkⅡ結構。SilkⅠ結構呈曲柄形，包括無規線團和α-螺旋；Silk Ⅱ結構為反平行β-折疊，這種結構更穩定，是絲素蛋白的基礎構象。SilkⅠ和SilkⅡ構象可經過濕熱、極性溶劑、pH值等條件處理進行轉變[7-8]。絲素蛋白作為一種無毒、無刺激的天然生物材料，其主要優點有：①具有良好的機械性能和韌性，能與許多高性能合成纖維媲美；②去除絲膠蛋白后的絲素蛋白生物相容性佳，不會引起機體的免疫應答；③表面易于化學共價修飾黏附位點或加載生物活化因子；④可生物降解，在體內外降解緩慢，并且能通過不同方法調節降解速率；⑤體內降解產物不僅對組織無害，還對周圍組織有營養與修復作用；⑥可加工成膜、凝膠、支架等各種形式[4-5]。
Zhang等[9]將絲素蛋白水溶液與絲素蛋白六氟異丙醇溶液分別制成支架材料，在復合牙髓干細胞后，植入裸鼠體內，25周后兩種植入材料均無明顯免疫反應，絲素蛋白水溶液制得的支架材料完全降解，而絲素蛋白六氟異丙醇溶液制成的支架還有部分剩余。Wang等[10]分別將鹽瀝取法和六氟異丙醇處理制得的絲素蛋白多孔材料植入大鼠皮下，觀察1年，所有動物免疫反應均輕微，大多數支架在2～6個月內完全降解；用六氟異丙醇處理制得的支架降解和組織生長均較鹽瀝取法制得的支架慢，且絲素蛋白溶液濃度越高，組織向支架內生長就越少。結果表明，絲素蛋白支架在體內的降解行為是可預測的，可對其進行調控以滿足組織工程的不同需求。
2 各種形態絲素蛋白生物支架在骨組織工程中的應用
2.1 絲素蛋白水凝膠
絲素蛋白水溶液可通過改變pH值、使用脫水劑或在超聲波等條件下向凝膠狀態轉變；同時，通過改變絲素蛋白溶液的濃度、溫度、添加Ca2+、陰離子或改變超聲波功率等，能加速絲素蛋白凝膠化過程[11-13]。絲素蛋白水凝膠的力學性能雖欠佳，但其具有流動性和可注射性，對一些不規則骨缺損、軟骨缺損可進行較理想修復；同時，將絲素蛋白水凝膠作為細胞、生物活性物質等的傳遞介質，并聯合其他骨修復材料共同使用，可能是一種更好的選擇。Zhang等[14]使用超聲波法制備了能夠緩釋VEGF和BMP-2的絲素蛋白水凝膠，他們將水凝膠注入兔上頜竇底黏膜與骨壁之間，以期實現微創提升上頜竇，利于口腔種植等手術的開展；結果顯示，術后12周實驗組兔上頜竇底有新骨形成，高度較術前明顯提升。Hu等[15]合成了可注射式絲素蛋白/聚氨酯混合水凝膠，其分離BMSCs培養于水凝膠支架上，7 d后細胞活性良好，增殖明顯。Gu等[16]合成了磷酸鈣骨水泥/絲素蛋白/BMP-2復合物的可注射水凝膠，用于綿羊椎體間融合模型的治療研究；1年后觀察該可注射水凝膠復合物具有優良的成骨性能和骨誘導能力，并且該支架材料降解速率與成骨速率相匹配。Mirahmadi等[17]將絲素蛋白混合殼聚糖制成水凝膠，用于軟骨組織工程研究。他們將新西蘭兔的膝關節軟骨細胞接種于該水凝膠支架上，培養結果顯示軟骨細胞成熟分化良好，并且能促進Ⅱ型膠原分泌，同時該支架的機械性能也得到了改善。
2.2 絲素蛋白膜
絲素蛋白膜一般是將絲素蛋白溶解于水或有機溶劑中，置于模具中干燥成膜。為使制成的生物膜更加穩定，可將其暴露于水蒸汽或甲醇蒸汽中，以提高絲素蛋白形成β-折疊的含量[18-19]。Song等[20]使用CaCl2溶液溶解蠶絲，乙醇溶液誘導絲素蛋白β-折疊制成絲素蛋白膜。他們將該絲素蛋白膜用于兔顱骨缺損模型的骨引導再生，結果顯示，使用絲素蛋白膜的實驗組顱骨缺損處新骨再生明顯優于對照組，提示絲素蛋白可用于骨引導再生膜的制備。由于單一絲素蛋白膜材料的成骨作用較弱，通常的改進方法是在膜上固定一種或幾種活性物質，制成復合型骨誘導膜。Zhu等[21]構建了含有生物活性硅酸鈣顆粒的絲素蛋白復合膜，該膜具有良好親水性，能促進膜表面磷灰石晶體形成；將MG63細胞接種于該復合膜培養，細胞能正常黏附增殖，表現出良好的生物相容性，可用于骨組織工程研究。
絲素蛋白膜的優點主要是生物相容性好、降解慢，具有一定韌性，但其不具有類似三維多孔結構良好的力學性能，故在大段骨缺損的臨床應用中受到限制。然而，制備具有理想結構和良好骨誘導能力的絲素蛋白膜，用于口腔局部牙槽骨的骨引導再生或牙周組織再生，仍是一值得研究的方向。
2.3 絲素蛋白納米纖維
近年來，隨著靜電紡絲技術的不斷發展，采用靜電紡絲法制備絲素蛋白納米纖維材料成為絲素蛋白材料開發研究的一個熱點。采用靜電紡絲法制備的納米纖維直徑與細胞外基質中纖維蛋白直徑相似，能較好地模擬細胞外基質結構，極大提高種子細胞在材料上的成熟、分化和胞外信號的傳遞，受到越來越多研究者關注。Sukigara研究團隊詳細研究了絲素蛋白溶液濃度、電紡參數（如電流、電壓、射流角度、噴絲頭至接收器間距離等）對絲素蛋白納米纖維直徑和形態的影響，結果發現絲素蛋白溶液的濃度對納米纖維直徑均一性影響最大。例如，當溶液濃度為12%～15%、距離為7 cm和10 cm、電壓為3 kV/cm和4 kV/cm時，得到了直徑100 nm左右的均勻纖維；而當溶液濃度為8%～10%、距離為5 cm和7 cm、電壓為4 kV/cm和5 kV/cm時，得到了直徑40 nm左右的電紡纖維，其抗斷強度為515 MPa，斷裂應變為3.2%[22-24]。Zhang等[25]使用電紡絲技術制作了絲素蛋白納米纖維支架，并將豬血管內皮細胞分別接種于絲素蛋白納米纖維與絲素蛋白膜上培養。結果顯示，相較于普通的絲素蛋白膜，絲素蛋白納米纖維能明顯促進細胞的黏附與增殖；同時，在制備納米纖維時添加甲醇能使制得的絲素蛋白納米纖維含有更多穩定的β-折疊結構。Meechaisue等[26]研究結果也表明，絲素蛋白納米纖維能促進鼠成骨樣細胞MC3T3-E1的增殖和黏附，表現出良好的成骨誘導性。Li等[27]嘗試將絲素蛋白納米纖維、BMP-2和納米羥基磷灰石復合構建復合絲素蛋白納米纖維，將人BMSCs接種于該纖維上培養31 d，結果顯示該纖維能明顯上調人BMSCs成骨分化的相關蛋白表達，促進Ca2+的沉積。
絲素蛋白納米纖維最大優點是能夠模擬細胞外基質結構，但單純通過靜電紡絲技術制備的絲素蛋白納米纖維大多是二維結構，不具有三維立體孔狀結構，使得其在組織工程領域的應用受到一定限制。近期，Bai等[28]將絲素蛋白納米纖維添加至絲素蛋白溶液中，制備出絲素蛋白三維多孔支架材料；同時，隨著納米纖維含量的增加，支架微觀形貌由片層結構向多孔結構轉變，且結果表明該支架對BMSCs具有良好的生物相容性，可用于骨組織工程的應用研究。
2.4 絲素蛋白三維多孔支架
三維多孔支架由于可更好地模擬體內生理微環境，已成為組織工程支架的主要形式。絲素蛋白三維多孔支架多通過絲素蛋白溶液的冷凍干燥、顆粒瀝濾、氣體致孔等方法制成[29-30]。其中溶解絲素蛋白的溶劑是水或六氟異丙醇等有機物[9]。Kim等[31]使用鹽晶體或石蠟顆粒為制孔劑，將絲素蛋白水溶液制成孔隙大小為490～940 μm的海綿狀多孔支架，將其與使用絲素蛋白有機溶劑制成的多孔支架比較，結果顯示，以水作溶劑制得的絲素蛋白多孔支架材料表面形態更為粗糙，利于種子細胞的黏附生長；同時，其機械強度和生物降解速度均有一定提高。Park等[32]制備了靜電紡絲的絲素蛋白三維多孔支架，并與三維聚乳酸支架進行了體內外比較實驗研究，結果表明，相較于三維聚乳酸支架，絲素蛋白支架能明顯促進MC3T3-E1成骨細胞ALP的活性和成骨分化能力；在小鼠顱骨缺損修復實驗中，絲素蛋白支架組的新骨形成能力優于聚乳酸支架組，說明絲素蛋白三維多孔支架在骨組織工程的研究應用上具有潛力。
然而，單一的絲素蛋白三維多孔支架材料雖在骨組織工程中表現出較好的支架性能，但仍存在一定缺陷，如對成骨的誘導性不強、支架性能仍不夠理想等。因此，研究者們又嘗試構建多種復合絲素蛋白三維多孔支架，以使支架材料更適于骨組織工程的需要。Ju等[33]嘗試將絲素蛋白溶液與聚乳酸共混，制得新型復合三維多孔支架材料。結果表明，該支架較單純聚乳酸支架有更好的孔隙率和親水性；同時，可通過調整絲素蛋白溶液濃度來調整支架材料的親水性大小；體外細胞共培養結果表明，該支架材料能較好地支持成纖維細胞和軟骨細胞的黏附、增殖。Zhao等[34]使用冷凍干燥法構建了磷灰石修飾的絲素蛋白三維多孔支架，并將兔BMSCs種植于該支架上，用于修復兔下頜骨邊緣性缺損。結果顯示，術后1年兔下頜骨缺損完全修復，并且與兔自體骨移植修復相比，新形成的組織工程骨骨密度等指標無顯著差異。Riccio等[35]將牙髓干細胞和羊水干細胞分別培養于絲素蛋白三維多孔支架上，培養10 d后用于修復鼠顱骨缺損。結果顯示，使用支架材料的缺損區新骨形成明顯，其中復合羊水干細胞的絲素蛋白支架其新骨形成略高于復合牙髓干細胞組。
綜合目前研究結果，絲素蛋白三維多孔支架是最具有臨床應用前景的絲素蛋白骨組織工程材料；然而，絲素蛋白質支架能否精確模擬骨組織的內部結構來引導骨組織再生，以及其在人體中的臨床修復應用還未見報道，這些都將是今后研究的方向。
3 展望
絲素蛋白支架具有穩定的理化特性、緩慢的生物降解性和良好的生物相容性，為其在骨組織工程領域的應用奠定了基礎。近年來針對絲素蛋白的大量研究也展示其廣闊應用前景，但將其運用于臨床治療還有一些問題需要解決，例如，如何構建出更高機械強度的絲素蛋白支架材料；絲素蛋白支架材料如何更好地調控種子細胞的成骨分化；如何確保支架材料的降解速度與骨組織新生速度相匹配等。相信隨著對絲素蛋白各種性質、制作工藝、合成處理方式的進一步研究深入，人們將能制備出各種符合組織工程、器官重建等實際需要的絲素蛋白生物支架材料。
組織工程是一門多學科交叉的新興學科，其通過有效整合生物支架材料、種子細胞和生物活化因子，最終期望實現組織和器官的體外工程化，用于再生與修復治療的需要。其中，生物支架材料能為細胞的附著、生長、分化、繁殖提供適宜的微環境，是組織工程研究的基礎。目前，應用于骨組織工程的生物支架材料主要有：生物骨類、生物陶瓷類、生物聚合物類。生物骨類主要指自體骨、同種異體骨或異種骨，具有良好的網架結構，組織相容性好，但其力學性能、免疫原性及原料來源制備仍是主要不足。生物陶瓷類主要指羥基磷灰石、磷酸三鈣、生物玻璃、雙相磷酸鈣等，這些材料具有良好生物相容性，利于骨組織的修復再生，但其脆性高、韌性差，且材料降解速率不穩定，對周圍正常骨組織的改建有潛在副作用[1]。生物聚合物類包括天然高分子聚合物（膠原、透明質酸等）和人工合成聚合物（聚乳酸、聚羥基乙酸等），這類材料能提供一個理想的類似于細胞外基質的微觀結構，利于細胞的生長、分化；但其機械性能差，易于降解，且人工合成的高分子聚合物降解后呈弱酸性，可能在體內引起無痛性炎性反應[2-3]。
絲纖維作為手術縫合線等運用于臨床已有近百年歷史。近年來眾多研究[4-5]發現，絲纖維的主要成分絲素蛋白可用于生物支架材料的制作，并表現出其獨特優勢和潛力。本文現對絲素蛋白生物支架在骨組織工程中的應用進展作一綜述。
1 絲素蛋白生物材料的特性
絲蛋白主要是由家蠶等分泌的天然結構蛋白，常在蠶繭繅絲中提取。絲蛋白包含絲素蛋白和絲膠蛋白，絲膠蛋白包繞在絲素蛋白外側，被證實是引起機體免疫反應的主要原因[6]。絲素蛋白主要由甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸以高度重復的多肽鏈組成，含有輕鏈和重鏈，相對分子質量分別為25 × 103和325 × 103，2條鏈緊緊纏繞，結構致密，形成的蛋白空間構象可分為SilkⅠ和SilkⅡ結構。SilkⅠ結構呈曲柄形，包括無規線團和α-螺旋；Silk Ⅱ結構為反平行β-折疊，這種結構更穩定，是絲素蛋白的基礎構象。SilkⅠ和SilkⅡ構象可經過濕熱、極性溶劑、pH值等條件處理進行轉變[7-8]。絲素蛋白作為一種無毒、無刺激的天然生物材料，其主要優點有：①具有良好的機械性能和韌性，能與許多高性能合成纖維媲美；②去除絲膠蛋白后的絲素蛋白生物相容性佳，不會引起機體的免疫應答；③表面易于化學共價修飾黏附位點或加載生物活化因子；④可生物降解，在體內外降解緩慢，并且能通過不同方法調節降解速率；⑤體內降解產物不僅對組織無害，還對周圍組織有營養與修復作用；⑥可加工成膜、凝膠、支架等各種形式[4-5]。
Zhang等[9]將絲素蛋白水溶液與絲素蛋白六氟異丙醇溶液分別制成支架材料，在復合牙髓干細胞后，植入裸鼠體內，25周后兩種植入材料均無明顯免疫反應，絲素蛋白水溶液制得的支架材料完全降解，而絲素蛋白六氟異丙醇溶液制成的支架還有部分剩余。Wang等[10]分別將鹽瀝取法和六氟異丙醇處理制得的絲素蛋白多孔材料植入大鼠皮下，觀察1年，所有動物免疫反應均輕微，大多數支架在2～6個月內完全降解；用六氟異丙醇處理制得的支架降解和組織生長均較鹽瀝取法制得的支架慢，且絲素蛋白溶液濃度越高，組織向支架內生長就越少。結果表明，絲素蛋白支架在體內的降解行為是可預測的，可對其進行調控以滿足組織工程的不同需求。
2 各種形態絲素蛋白生物支架在骨組織工程中的應用
2.1 絲素蛋白水凝膠
絲素蛋白水溶液可通過改變pH值、使用脫水劑或在超聲波等條件下向凝膠狀態轉變；同時，通過改變絲素蛋白溶液的濃度、溫度、添加Ca2+、陰離子或改變超聲波功率等，能加速絲素蛋白凝膠化過程[11-13]。絲素蛋白水凝膠的力學性能雖欠佳，但其具有流動性和可注射性，對一些不規則骨缺損、軟骨缺損可進行較理想修復；同時，將絲素蛋白水凝膠作為細胞、生物活性物質等的傳遞介質，并聯合其他骨修復材料共同使用，可能是一種更好的選擇。Zhang等[14]使用超聲波法制備了能夠緩釋VEGF和BMP-2的絲素蛋白水凝膠，他們將水凝膠注入兔上頜竇底黏膜與骨壁之間，以期實現微創提升上頜竇，利于口腔種植等手術的開展；結果顯示，術后12周實驗組兔上頜竇底有新骨形成，高度較術前明顯提升。Hu等[15]合成了可注射式絲素蛋白/聚氨酯混合水凝膠，其分離BMSCs培養于水凝膠支架上，7 d后細胞活性良好，增殖明顯。Gu等[16]合成了磷酸鈣骨水泥/絲素蛋白/BMP-2復合物的可注射水凝膠，用于綿羊椎體間融合模型的治療研究；1年后觀察該可注射水凝膠復合物具有優良的成骨性能和骨誘導能力，并且該支架材料降解速率與成骨速率相匹配。Mirahmadi等[17]將絲素蛋白混合殼聚糖制成水凝膠，用于軟骨組織工程研究。他們將新西蘭兔的膝關節軟骨細胞接種于該水凝膠支架上，培養結果顯示軟骨細胞成熟分化良好，并且能促進Ⅱ型膠原分泌，同時該支架的機械性能也得到了改善。
2.2 絲素蛋白膜
絲素蛋白膜一般是將絲素蛋白溶解于水或有機溶劑中，置于模具中干燥成膜。為使制成的生物膜更加穩定，可將其暴露于水蒸汽或甲醇蒸汽中，以提高絲素蛋白形成β-折疊的含量[18-19]。Song等[20]使用CaCl2溶液溶解蠶絲，乙醇溶液誘導絲素蛋白β-折疊制成絲素蛋白膜。他們將該絲素蛋白膜用于兔顱骨缺損模型的骨引導再生，結果顯示，使用絲素蛋白膜的實驗組顱骨缺損處新骨再生明顯優于對照組，提示絲素蛋白可用于骨引導再生膜的制備。由于單一絲素蛋白膜材料的成骨作用較弱，通常的改進方法是在膜上固定一種或幾種活性物質，制成復合型骨誘導膜。Zhu等[21]構建了含有生物活性硅酸鈣顆粒的絲素蛋白復合膜，該膜具有良好親水性，能促進膜表面磷灰石晶體形成；將MG63細胞接種于該復合膜培養，細胞能正常黏附增殖，表現出良好的生物相容性，可用于骨組織工程研究。
絲素蛋白膜的優點主要是生物相容性好、降解慢，具有一定韌性，但其不具有類似三維多孔結構良好的力學性能，故在大段骨缺損的臨床應用中受到限制。然而，制備具有理想結構和良好骨誘導能力的絲素蛋白膜，用于口腔局部牙槽骨的骨引導再生或牙周組織再生，仍是一值得研究的方向。
2.3 絲素蛋白納米纖維
近年來，隨著靜電紡絲技術的不斷發展，采用靜電紡絲法制備絲素蛋白納米纖維材料成為絲素蛋白材料開發研究的一個熱點。采用靜電紡絲法制備的納米纖維直徑與細胞外基質中纖維蛋白直徑相似，能較好地模擬細胞外基質結構，極大提高種子細胞在材料上的成熟、分化和胞外信號的傳遞，受到越來越多研究者關注。Sukigara研究團隊詳細研究了絲素蛋白溶液濃度、電紡參數（如電流、電壓、射流角度、噴絲頭至接收器間距離等）對絲素蛋白納米纖維直徑和形態的影響，結果發現絲素蛋白溶液的濃度對納米纖維直徑均一性影響最大。例如，當溶液濃度為12%～15%、距離為7 cm和10 cm、電壓為3 kV/cm和4 kV/cm時，得到了直徑100 nm左右的均勻纖維；而當溶液濃度為8%～10%、距離為5 cm和7 cm、電壓為4 kV/cm和5 kV/cm時，得到了直徑40 nm左右的電紡纖維，其抗斷強度為515 MPa，斷裂應變為3.2%[22-24]。Zhang等[25]使用電紡絲技術制作了絲素蛋白納米纖維支架，并將豬血管內皮細胞分別接種于絲素蛋白納米纖維與絲素蛋白膜上培養。結果顯示，相較于普通的絲素蛋白膜，絲素蛋白納米纖維能明顯促進細胞的黏附與增殖；同時，在制備納米纖維時添加甲醇能使制得的絲素蛋白納米纖維含有更多穩定的β-折疊結構。Meechaisue等[26]研究結果也表明，絲素蛋白納米纖維能促進鼠成骨樣細胞MC3T3-E1的增殖和黏附，表現出良好的成骨誘導性。Li等[27]嘗試將絲素蛋白納米纖維、BMP-2和納米羥基磷灰石復合構建復合絲素蛋白納米纖維，將人BMSCs接種于該纖維上培養31 d，結果顯示該纖維能明顯上調人BMSCs成骨分化的相關蛋白表達，促進Ca2+的沉積。
絲素蛋白納米纖維最大優點是能夠模擬細胞外基質結構，但單純通過靜電紡絲技術制備的絲素蛋白納米纖維大多是二維結構，不具有三維立體孔狀結構，使得其在組織工程領域的應用受到一定限制。近期，Bai等[28]將絲素蛋白納米纖維添加至絲素蛋白溶液中，制備出絲素蛋白三維多孔支架材料；同時，隨著納米纖維含量的增加，支架微觀形貌由片層結構向多孔結構轉變，且結果表明該支架對BMSCs具有良好的生物相容性，可用于骨組織工程的應用研究。
2.4 絲素蛋白三維多孔支架
三維多孔支架由于可更好地模擬體內生理微環境，已成為組織工程支架的主要形式。絲素蛋白三維多孔支架多通過絲素蛋白溶液的冷凍干燥、顆粒瀝濾、氣體致孔等方法制成[29-30]。其中溶解絲素蛋白的溶劑是水或六氟異丙醇等有機物[9]。Kim等[31]使用鹽晶體或石蠟顆粒為制孔劑，將絲素蛋白水溶液制成孔隙大小為490～940 μm的海綿狀多孔支架，將其與使用絲素蛋白有機溶劑制成的多孔支架比較，結果顯示，以水作溶劑制得的絲素蛋白多孔支架材料表面形態更為粗糙，利于種子細胞的黏附生長；同時，其機械強度和生物降解速度均有一定提高。Park等[32]制備了靜電紡絲的絲素蛋白三維多孔支架，并與三維聚乳酸支架進行了體內外比較實驗研究，結果表明，相較于三維聚乳酸支架，絲素蛋白支架能明顯促進MC3T3-E1成骨細胞ALP的活性和成骨分化能力；在小鼠顱骨缺損修復實驗中，絲素蛋白支架組的新骨形成能力優于聚乳酸支架組，說明絲素蛋白三維多孔支架在骨組織工程的研究應用上具有潛力。
然而，單一的絲素蛋白三維多孔支架材料雖在骨組織工程中表現出較好的支架性能，但仍存在一定缺陷，如對成骨的誘導性不強、支架性能仍不夠理想等。因此，研究者們又嘗試構建多種復合絲素蛋白三維多孔支架，以使支架材料更適于骨組織工程的需要。Ju等[33]嘗試將絲素蛋白溶液與聚乳酸共混，制得新型復合三維多孔支架材料。結果表明，該支架較單純聚乳酸支架有更好的孔隙率和親水性；同時，可通過調整絲素蛋白溶液濃度來調整支架材料的親水性大小；體外細胞共培養結果表明，該支架材料能較好地支持成纖維細胞和軟骨細胞的黏附、增殖。Zhao等[34]使用冷凍干燥法構建了磷灰石修飾的絲素蛋白三維多孔支架，并將兔BMSCs種植于該支架上，用于修復兔下頜骨邊緣性缺損。結果顯示，術后1年兔下頜骨缺損完全修復，并且與兔自體骨移植修復相比，新形成的組織工程骨骨密度等指標無顯著差異。Riccio等[35]將牙髓干細胞和羊水干細胞分別培養于絲素蛋白三維多孔支架上，培養10 d后用于修復鼠顱骨缺損。結果顯示，使用支架材料的缺損區新骨形成明顯，其中復合羊水干細胞的絲素蛋白支架其新骨形成略高于復合牙髓干細胞組。
綜合目前研究結果，絲素蛋白三維多孔支架是最具有臨床應用前景的絲素蛋白骨組織工程材料；然而，絲素蛋白質支架能否精確模擬骨組織的內部結構來引導骨組織再生，以及其在人體中的臨床修復應用還未見報道，這些都將是今后研究的方向。
3 展望
絲素蛋白支架具有穩定的理化特性、緩慢的生物降解性和良好的生物相容性，為其在骨組織工程領域的應用奠定了基礎。近年來針對絲素蛋白的大量研究也展示其廣闊應用前景，但將其運用于臨床治療還有一些問題需要解決，例如，如何構建出更高機械強度的絲素蛋白支架材料；絲素蛋白支架材料如何更好地調控種子細胞的成骨分化；如何確保支架材料的降解速度與骨組織新生速度相匹配等。相信隨著對絲素蛋白各種性質、制作工藝、合成處理方式的進一步研究深入，人們將能制備出各種符合組織工程、器官重建等實際需要的絲素蛋白生物支架材料。