基本信息
中文名稱：絲素蛋白凝膠別稱：絲素蛋白凝膠、絲蛋白凝膠、絲蛋白水凝膠、即配型絲素蛋白凝膠、即配型絲素蛋白水凝膠
英文名稱：SilkFibroinGel
原料：脫膠蠶絲
形態：半固態凝膠
套用：細胞培養、組織再生、緩釋載體、醫療器械
簡介
絲素蛋白溶液是製備絲素蛋白生物材料的基本材料，通過添加改性劑或者改變技術工藝，溶液會被製備成各種不同形式的絲素蛋白材料，如膜 、纖維、微球、水凝膠等等。但絲素溶液作為一種天然蛋白質溶膠,在一定條件下會發生凝膠化，這是由於在水溶液中，絲素蛋白主要以無規則線團形式存在，而無規則線團結構並非熱力學上的穩定結構，因此在一定的外界條件下（如溫度變化），無規則結構會自行向穩定的β—摺疊結構轉變，即便在低溫冷藏環境下，溶液中的絲素蛋白也會出現同樣的情況，最終轉變成凝膠態。
分子結構
當絲素蛋白形成穩定的凝膠態後，分子結構主要為β—摺疊構象，在凝膠表現為高強度的晶體結構。純絲素凝膠外觀色白,透明度低,輕捏呈碎粒狀,用位相差顯微鏡可以觀察到凝膠截面呈不規整顆粒聚集形態,這些顆粒由更小的不規則圓形微粒聚集而成。變化過程
研究表明，當絲素溶液發生膠凝化作用時,除了胺基酸殘基間形成氫鍵等結合力外,以Gly、Ala、Ser、Try等胺基酸殘基為主,形成了分子整列度高、更為有序的微結晶,這種結構使絲素凝膠處於更穩定的狀態。在絲素溶液即將形成凝膠時,其溶液趨向於不透明的白色,這是由於絲素凝膠非均質的微觀結構在可見光範圍內引起了光的散射。凝膠化的早期階段首先出現小的沉澱物(小於10μm),隨後這些沉澱物的尺寸不斷增加，從而導致吸光度的增加。在隨後的凝膠化階段,大量的聚集物(10-100μm)變得不動或者變成部分凝膠狀態當最終完全凝膠化時,光密度就穩定於某一數值。
製備方法
絲素蛋白溶液的凝膠化過程有多種影響因素，當前的製備工藝主要分為化學方法和物理方法。化學方法
PH值改變
絲素蛋白的等電點(pI)在4左右，因而調節絲素蛋白溶液的pH值至4左右可以中和絲素蛋白分子攜帶的電荷，促進分子間疏水基團的相互作用，進而誘導分子結構的改變及分子間的物理交聯，最終形成網路狀的凝膠結構。這個過程通常較慢，在室溫或37℃下達到穩定狀態的凝膠至少需要一天的時間，且很難精確控制成膠時間。
鹽析
由於絲素蛋白結構的特性，如果向絲素蛋白溶液中添加氯化鈉和硫酸銨等無機鹽，絲素蛋白會快速變性凝聚，形成不穩定的黏稠態的液體，再經過一段時間的孵育形成穩定的半固態凝膠。
有機溶劑混合
有專利指出，將一定濃度的絲素蛋白水溶液與聚乙二醇或丙二醇溶液進行充分混合，得到的共混液可凝固形成絲素蛋白凝膠。
物理方法
超聲震盪法
將超聲細胞破碎器的探頭置於絲素蛋白溶液中，經幾秒種的短時間超音波處理，絲素蛋白在溶液中開始變性形成凝膠。成膠的時間可以通過控制超聲強度和超聲時間來控制。
旋渦混合法
旋渦混合法製備絲素蛋白凝膠的原理與超聲震盪法相似，都是利用摩擦剪下力誘導絲素蛋白分子變性交聯，但由於旋渦混合所產生的摩擦剪下力遠遠低於超聲震盪，因而誘導絲素蛋白形成凝膠的時間也要長很多（通常幾個小時以上）。
電泳法
當將絲素蛋白溶液置於外加電場中時，由於絲蛋白分子表面帶有負電荷，在電場中會向正極移動，逐漸聚集在金屬電極附近，分子間相互作用，形成黏稠狀的膠體團塊。
套用
絲素蛋白凝膠是蛋白材料的一種重要形態,除具有柔軟性、可塑性之外,對於氣體、低分子物質或者一些高分子物質還具有透過性,是製備人工皮膚、隱形眼鏡、藥物緩釋載體、酶固定化載體、細胞培養支架等生物及醫用材料的較好選擇。緩釋載體
絲素蛋白凝膠可作為一種理想的藥物緩釋載體進行研究，絲素蛋白具有組織修復以及藥物遞送載體所需要的一切特性，包括生物可降解性、生物相容性、穩定藥物包埋、以及水溶性。改變絲蛋白濃度，絲素蛋白凝膠在體內的降解時間為幾周到幾個月，因而對大多數的組織修復（如肌肉、皮膚、脂肪）及藥物緩釋更有套用價值。
組織再生
在吸水的情況下,絲素材料的多孔網狀結構能夠適應細胞的附著、鋪展、分化和增殖,對器官的修復與重建極為有利。因此,絲素蛋白有望成為有發展潛力的新型組織工程三維支撐體材料,用於製造真正意義上的永久性人工器官。
固定化酶載體
酶的固定化是指通過物理或化學的方法將酶固定在某種載體上,使其成為仍具有催化活性的酶或酶衍生物的過程,從而大大提高酶的使用效率。絲素蛋白凝膠具有獨特的分子結構、優異的機械性能、良好的物質通透性,很容易包裹生物酶，是一種優良的固定化酶載體。並且,絲素蛋白固定化酶方法中無需使用任何交聯劑,還可以用低毒有機溶劑或加熱等方式處理達到調節釋放速度的目的。
醫療器械
絲素蛋白凝膠可以作為一種植入型生物高分子材料醫療器械，由於其在體內具有優異的生物安全性，同時降解時間會根據凝膠配置的條件變化穩定可控，所以在譬如防粘連、止血，（皮膚、肌肉、脂肪等）軟組織填充修復等方面有一定的研究價值。
細胞培養
絲素蛋白凝膠可以作為細胞培養基質，為幹細胞3D培養、增值和分化提供微環境。利用該系統已實現人間充質幹細胞長時間培養、在適當的分化培養基中培養可以實現選擇性成骨分化和成脂肪分化。絲素凝膠可以用來研究材料物理化學性質與幹細胞命運關係，拓展材料在特定組織再生中的套用。
3D（生物）列印“墨水”
絲素蛋白凝膠本身可以作為3D細胞培養機制，但不具備可注射性。絲素蛋白與其他溫變材料混合後，即可通過噴嘴，列印完的結構再進行交聯。
