苏州大学李刚教授团队在多功能可降解丝素蛋白提拉线研究方面取得新进展
时间:2026-08-31  作者:

面部线雕技术是通过将具有支撑和牵引作用的提拉线植入皮下组织,实现软组织提升与轮廓塑形的一种微创手术。当前临床使用的提拉线主要由聚对二氧环己酮、聚己内酯及其共聚物等可吸收合成高分子制备。这类材料具有较好的初始力学性能和可降解特性,但其表面相对惰性且疏水,在植入后仍可能面临局部感染、持续性炎症以及组织修复不理想等问题。与此同时,在合成高分子材料中进一步引入抗菌、抗炎等生物功能通常需要复杂的化学接枝或复合涂层处理,对材料的功能稳定性和力学性能提出了更高要求。

丝素蛋白具有良好的生物相容性、丰富的活性基团以及可调控的分子构象,为构建兼具力学支撑与生物功能的可降解植入材料提供了新的材料基础。苏州大学现代丝绸国家工程实验室李刚教授团队近期开发了一种负载单宁酸(Tannic acidTA)和庆大霉素(GentamicinGEN)的可降解丝素蛋白提拉线(TA/GEN@SFs)。研究团队通过仿生结构设计、丝素蛋白分子构象调控以及药物负载,使该提拉线兼具力学支撑、抗菌、抗氧化及炎症微环境调控能力。

在结构设计方面,研究团队构建了具有倒刺特征的仿生鱼骨状丝素蛋白提拉线,为植入后的组织锚定和力学牵引提供结构基础。同时,通过甘油和Ca2+调控丝素蛋白分子构象,促进稳定β-sheet结构形成,在保持材料成型能力和柔韧性的同时提升其机械性能。在此基础上,研究进一步引入TAGEN,利用氢键、静电作用等多重分子间相互作用形成稳定功能网络,从而赋予丝素蛋白提拉线多重生物功能(图1)。




1. 丝素蛋白溶液及TA/GEN@SFs提拉线的制备与应用示意图


研究结果表明,甘油/Ca2+调控以及TA/GEN功能化能够有效改善丝素蛋白提拉线的力学性能。TA/GEN@SFs的拉伸强度达到10.15 ± 0.55 MPa,最大断裂力达到40.00 ± 2.30 N,断裂伸长率为13.20 ± 0.98%。同时,该材料在模拟生理环境中表现出较好的尺寸稳定性。TAGEN168 h内均能够持续释放在蛋白酶环境中TA/GEN@SFs表现出明显的降解行为表明其在保持一定结构稳定性的同时具有酶促降解能力2



2. TA@SFsGEN@SFsTA/GEN@SFs的形貌、理化及功能性能表征


在功能性能方面,TAGEN的引入显著增强了丝素蛋白提拉线的抗菌和抗氧化能力。TA/GEN@SFs对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出明显的抑菌作用,抑菌圈宽度分别达到4.21 ±0.33 mm5.71 ±0.44 mm,优于单独负载TAGEN的提拉线。同时,TA/GEN@SFsABTS自由基清除率达到56.12 ±3.31%,表现出较好的自由基清除能力。进一步的细胞与血液相容性实验表明,各组材料均未表现出明显细胞毒性,为其作为植入材料的进一步应用提供了生物安全性基础(图3)。

3. 不同丝素蛋白提拉线的抗菌与抗氧化性能


为进一步评价TA/GEN@SFs在感染环境中的组织响应,研究团队构建了大鼠皮下感染模型。组织学结果显示,与未负载功能分子的丝素蛋白提拉线相比,TA/GEN@SFs植入后能够明显减轻炎症细胞浸润、纤维包膜形成以及胶原过度沉积。进一步的免疫荧光结果显示,TA/GEN@SFs可降低CD68阳性巨噬细胞浸润,并提高抗炎因子IL-10的表达。免疫组织化学分析进一步表明,TA/GEN@SFs能够降低促炎因子TNF-α的表达,并呈现与组织修复过程相适应的血管重塑特征。上述结果表明,通过丝素蛋白分子构象调控与功能分子协同负载,可在保持提拉线力学支撑和可降解特性的基础上,进一步赋予其抗菌、抗氧化以及植入局部炎症微环境调控能力。该研究为构建多功能可降解植入材料以及蚕丝资源在生物医用材料领域的高值化利用提供了新的研究思路。

该成果以A facile tannic acid/gentamicin-loaded biodegradable silk fibroin lifting thread with robust mechanical and antibacterial properties为题发表在Bioresource Technology上。苏州大学博士生窦跃杰为论文第一作者,苏州大学李刚教授为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金(82374295)、苏州市科技计划项目(SZM2024001)和江苏省丝绸工程重点实验室开放课题(KJS2453)等项目支持。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2026.135353