蚕丝制衣,但分离出来的丝胶呢?

时间:2022-09-17 02:49:58

养蚕、取茧、缫丝,蚕丝制作工艺在中国已经流传了几千年:将刚刚获得的蚕茧放入高温热水里,去除蚕茧粘连蚕丝的丝胶,将蚕丝分离。在这个过程中,蚕丝转入丝织品制作流程,丝胶却大多被当作废料遗弃。

丝胶约占蚕丝总量的30%,在蚕茧中起着黏合作用,它易与水相溶,还含有大量氨基酸―也就是构成蛋白质的基本物质。在蚕丝制作工艺中,含有丝胶的汰头(蚕茧缫丝后剩下来的最里面的薄茧层)废水,在未经处理的情况下,不能回收利用,对环境也构成了威胁。随着环保意识的提高,人们开始回收利用缫丝过程中产生的废水,经过处理后的净水能直接循环使用,而废水中提取出的丝胶也有可能开发出更大的价值。

华中科技大学附属协和医院再生医学研究中心主任王琳和其研究团队就正在尝试为丝胶找到新的出路,比如将它应用于医疗领域。

丝胶中所含的丝氨酸,也是脑神经元生长必需的氨基酸,在肌肉组织生长中也发挥着重要的作用,但很少有人尝将丝胶的这一特点转化为应用。王琳研究发现,利用丝胶可以修复人体受损的神经、肌类器官和其他多种软组织,这种技术可以被用于修复心脑血管疾病、神经系统疾病、战争创伤等疾病。

但想要将生物材料用于人体组织的修复与再生,首先要评估这种材料的免疫原性,免疫原性的强弱会直接影响材料与人体的相容性。生物材料的免疫原性能刺激人体形成特异抗体,人体会对免疫原性强的材料产生排斥。

此前,传统医学领域一直认为丝胶具有强免疫原性,不具备用于人体修复的条件。而王琳团队通过大量实验发现,丝胶免疫原性其实非常弱,现在,她已将这一结论写进了一本名为《医用材料概论》的教科书中。这一基础理论的改变也为丝胶材料在再生医学上的基础研究和拓展应用提供了可能性。

目前,王琳团队的研究还处于实验室阶段,他们正在尝试将丝胶材料用于各种软组织修复,比如外周神经―最常见的症状就是面瘫、中枢神经、皮肤等创伤修复。

修复外周神经损伤,目前用得最多的方法是神经移植。简单说,就是用“拆东墙补西墙”的方法,将病患身上一段完好的神经移植到受损处。但这种方法会在患者身上留下多处损伤,他们不得不经历多次手术。

而桥接法是目前更为先进的一种修复受损神经的方法,它也为外周神经修复提供了另一种可能。将3D打印出的神经支架导管植入神经细胞,导管具有桥梁的作用,就好比在两个断点之间修建一条具有纳米拓扑结构的微型“隧道”,受损端的神经细胞通过导管“爬行”到另一端,让神经在腔内重新生长对接。

制作的神经导管必须能够在人体内降解,降解物可被人体吸收。王琳团队认为,丝胶的特性正符合“神经导管”制作材料的要求,在不需要再做一次手术的情况下,这种材料就能达到修复神经结构和功能的效果。“组织工程丝胶神经导管修复的方法可以引导外周神经组织再生,达到恢复神经结构和功能的作用。”王琳对《第一财经周刊》说。

生物支架能为神经元生长提供良好的微环境,而且随着神经支架逐渐降解,神经元得到了用于代谢的“养分”而不致死亡。丝胶本身可以阻止炎症的发生,抑制细胞凋亡,还能促进缺血部位微血管的形成。这种新的外周神经修复方式,能为患者减少多次手术带来的痛苦。

此外,丝胶神经生物支架还可能成为治疗中风的一种新途径。目前,王琳团队已经在小鼠模型上模拟了类似的修复过程。他们先在小鼠身上模拟中风造成的脑损伤,然后植入丝胶神经支架,成功挽救了濒临死亡的脑神经元。不过,这只是实验室研究的初级阶段,在通过了细胞实验和小动物实验后,还要做大型动物实验和各种相容性测试。

相对于神经修复,皮肤修复更加简单,因为其愈合能力较好。王琳团队已经将丝胶结合其他材料制成敷料,用于修复皮肤创伤。不仅如此,丝胶制成的药物载体,还能用来治疗肿瘤。未来,战争、车祸中造成的软骨、心肌损伤,也有可能用丝胶材料修复。

欧美并不存在缫丝业,蚕是亚洲特有的一种生物资源,只有中国、印度、日本等亚洲国家的团队在研究如何从蚕茧中提取生物材料。王琳从一位曾经在农科院蚕业研究所工作的研究生那里得知,丝胶目前还是无人涉足的冷门领域。她的团队也是中国目前唯一对丝胶生物材料在生物医学领域做系统研究的团队。与之相比,蚕丝中占70%至80%的丝素,在国际上被研究得更多也更为系统。

研究群体小,科学界对丝胶认知有限,王琳认为,这正是这项研究的最大困难,“我们研究的难点在于这是一个未知领域,国际上对丝胶生物材料的探索很少。”她的项目,其实是在再生医学的领域里融合了医学、材料学、生物学等多个学科,通过不同学科的合作,探索更多的可能性。“但有意思的地方也正在于此。”王琳说。

如果实验室里的研究顺利的话,这一技术还需要经历三期的临床试验流程,才能正式投入使用。王琳透露,现在已经有公司来向他们购买专利,想把技术转化成产品。“但科学研究有自己的规律,我们希望用更多的时间和耐心,在实验室里把丝胶的特性研究得更彻底。”

蚕丝制作这项中国古老工艺的价值已不局限于纺织业了,比如其中的丝素就已经被开发出诸如丝素蛋白之类的多种用途,而过去一直被弃置的丝胶,或许也会有很多意想不到的价值。

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