胡豆豆，楊明英，朱良均

（浙江大學(xué)應(yīng)用生物資源研究所，浙江杭州310058）

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絲素蛋白生物材料對(duì)細(xì)胞行為的影響

胡豆豆，楊明英，朱良均

（浙江大學(xué)應(yīng)用生物資源研究所，浙江杭州310058）

摘要：生物材料的相容性一直是組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要議題。組織細(xì)胞能對(duì)外界環(huán)境作出不同的響應(yīng)，但只有在天然生長(zhǎng)環(huán)境中（細(xì)胞外基質(zhì)）細(xì)胞才能發(fā)揮其正常的功能。因此構(gòu)建基于絲素蛋白的仿生生物材料是處理生物相容性的可行途徑之一。本文介紹了細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)相互作用的機(jī)理，總結(jié)了近年來絲素來源的生物材料影響細(xì)胞黏附、遷移、增殖和分化等行為的因素，包括材料的化學(xué)成分、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（纖維尺寸、支架孔徑和表面特性）以及力學(xué)特性，并在此基礎(chǔ)上討論了存在的問題及今后的發(fā)展方向，為設(shè)計(jì)新一代的生物材料提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：絲素蛋白；相容性；細(xì)胞行為；相互作用

絲素蛋白（silk fibroin，SF）是構(gòu)成繭絲的主要成分，它賦予繭絲獨(dú)一無二的理化特性。憑借一系列優(yōu)異的生物特性，絲素蛋白逐漸成為組織工程研究領(lǐng)域所青睞的天然生物原料之一。組織工程是運(yùn)用細(xì)胞生物學(xué)和工程學(xué)的方法，設(shè)計(jì)和構(gòu)建適合生物活體組織生長(zhǎng)的生物材料，以達(dá)到修復(fù)或重建組織器官的結(jié)構(gòu)和功能［1］。在這個(gè)過程中，生物材料與組織細(xì)胞的相互作用顯得尤為重要，因此生物相容性是評(píng)價(jià)生物材料優(yōu)良與否的重要指標(biāo)。近年來生物相容性的研究主要集中在細(xì)胞尺度上的細(xì)胞相容性。得益于研究手段和技術(shù)的提高，細(xì)胞相容性從早期簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)細(xì)胞毒理學(xué)和細(xì)胞數(shù)目、形態(tài)［2～3］逐步深入到細(xì)胞代謝、信號(hào)傳導(dǎo)、基因表達(dá)產(chǎn)物等［4～6］分子水平的分析。在生物體內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）為細(xì)胞的黏附、遷移、生長(zhǎng)和分化提供了良好的環(huán)境，目前一些研究者試圖從模擬細(xì)胞外基質(zhì)的角度出發(fā)來構(gòu)建組織工程的生物材料。由于細(xì)胞外基質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在絲素中復(fù)合其它天然成分——如膠原［7］、殼聚糖［8］、透明質(zhì)酸［9］等——已成為一種普遍的研究手段。

組織工程的發(fā)展對(duì)細(xì)胞相容性研究提出了越來越高的要求，人們對(duì)生物材料與細(xì)胞的相互作用越來越重視，希望能從本質(zhì)上揭示其互作的分子機(jī)理，為設(shè)計(jì)和構(gòu)建能促進(jìn)和指導(dǎo)組織修復(fù)和再生的生物材料提供理論依據(jù)。因此，本文介紹細(xì)胞外基質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞間的作用并綜述基于絲素蛋白的生物材料的物化屬性對(duì)細(xì)胞行為的影響。

1　基質(zhì)與細(xì)胞作用的分子基礎(chǔ)

1.1參與基質(zhì)—細(xì)胞作用的成分

細(xì)胞外基質(zhì)是由細(xì)胞分泌到細(xì)胞外間質(zhì)中的生物大分子構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持、連接組織結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理活動(dòng)。按功能細(xì)胞外基質(zhì)的組成可分為三大類：①糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAG），由重復(fù)二糖單位構(gòu)成的無分枝長(zhǎng)鏈多糖，在結(jié)締組織中發(fā)揮多種功能。硫酸乙酰肝素、硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸是三種主要的類型；②結(jié)構(gòu)蛋白，如膠原蛋白和彈性蛋白，它們?yōu)榧?xì)胞外基質(zhì)提供一定的強(qiáng)度和韌性；③黏著蛋白，包括纖粘連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）和層粘連蛋白（laminin，LN），它們均為糖蛋白，是影響細(xì)胞黏附和分化的重要因子［10～11］。

細(xì)胞黏附分子是位于細(xì)胞膜上的一類跨膜糖蛋白，以受體—配體結(jié)合的形式發(fā)揮作用。它們的特異性結(jié)合使細(xì)胞和細(xì)胞間、細(xì)胞和基質(zhì)間或細(xì)胞—基質(zhì)—細(xì)胞間發(fā)生黏附，參與細(xì)胞的識(shí)別、活化和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、增值分化、伸展與遷移，是免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、凝血、腫瘤轉(zhuǎn)移以及創(chuàng)傷愈合等一系列重要生理和病理過程的分子基礎(chǔ)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)黏附分子可分為整合素家族、選擇素家族、免疫球蛋白超家族和鈣黏蛋白家族等［11］。其中，整合素家族是在組織工程研究中報(bào)道得最廣泛的黏附分子。

1.2細(xì)胞在基質(zhì)上的黏附

細(xì)胞與基質(zhì)的黏附可分為非特異性黏附和特異性黏附。

非特異性黏附的基本模型是DLVO理論［12］，主要涉及細(xì)胞與基質(zhì)表面的靜電作用和范德華力。當(dāng)細(xì)胞接近基質(zhì)表面時(shí)，潛在的自由能降低，表明長(zhǎng)程靜電相互作用（排斥力）和長(zhǎng)程范德華力的相互作用（吸引力）達(dá)到平衡。由于第二最小值的影響，細(xì)胞在基質(zhì)表面附著并不緊密，只有當(dāng)細(xì)胞克服勢(shì)能壘進(jìn)入第一最小值，才能與表面緊密黏附。

特異性黏附主要涉及由細(xì)胞黏附分子介導(dǎo)的與細(xì)胞外基質(zhì)中黏著蛋白的受體—配體反應(yīng)。以整合素為例，當(dāng)整合素與基質(zhì)外配體結(jié)合后，在Rho-A小分子GTP酶的刺激下黏著斑開始形成。黏著斑是一種幾平方微米的的扁平而伸長(zhǎng)的連接結(jié)構(gòu)，通常位于細(xì)胞外周［13］。黏著斑在細(xì)胞質(zhì)端結(jié)合有銜接蛋白（樁蛋白、距蛋白、黏著斑蛋白、α輔肌動(dòng)蛋白和張力蛋白），銜接蛋白與肌動(dòng)蛋白絲網(wǎng)絡(luò)相連，并結(jié)合一些信號(hào)傳遞蛋白（圖1）。黏著斑的形成是細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞相互作用的基礎(chǔ)，也是影響細(xì)胞后續(xù)功能的前提條件。

圖1　黏著斑示意圖［14］Figure 1 A schematic showing how the cell adheres to the substrate

1.3由信號(hào)通路介導(dǎo)的細(xì)胞行為

由整合素介導(dǎo)的黏著斑的形成使細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞骨架建立了聯(lián)系。整合素不僅具有黏合作用，更重要的是它起著受體和信號(hào)轉(zhuǎn)換器的作用，可將信息雙向跨膜傳輸。整合素活化引起一系列信號(hào)通路的激活，如Wnt信號(hào)、NO信號(hào)、維甲酸信號(hào)和蛋白激酶C信號(hào)（PKC），這些信號(hào)通路引起細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子活性的增強(qiáng)或減弱，從而調(diào)控基因的特異性表達(dá)，細(xì)胞代謝活性隨之發(fā)生變化進(jìn)而影響細(xì)胞的命運(yùn)，如黏附、遷移、分化或凋亡［15］。

2　絲素材料理化特性對(duì)細(xì)胞行為的影響

在生物體內(nèi)，組織細(xì)胞生活在細(xì)胞外基質(zhì)的微環(huán)境中，細(xì)胞外基質(zhì)時(shí)刻與細(xì)胞進(jìn)行著物質(zhì)和信息的交流，這種交流是細(xì)胞發(fā)揮功能的基礎(chǔ)。基于細(xì)胞生活的天然環(huán)境，仿生材料的設(shè)計(jì)——如模擬細(xì)胞外基質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)建的生物材料——很可能是解決組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中某些問題的最具前景的手段之一。大量前期研究表明［2，3，16～20］，基于絲素蛋白的仿生生物材料能夠很好的行使天然細(xì)胞外基質(zhì)的某些功能，如促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、引導(dǎo)細(xì)胞遷移、分化等。然而，這類仿生生物材料的哪些特性能夠進(jìn)細(xì)胞應(yīng)答、以及如何促進(jìn)細(xì)胞應(yīng)答？現(xiàn)階段對(duì)這個(gè)問題的研究已經(jīng)逐漸成熟并取得了一定的進(jìn)展，將影響細(xì)胞生物學(xué)行為的材料因素可歸納為以下三個(gè)方面。

2.1化學(xué)成分

細(xì)胞外基質(zhì)主要由纖維網(wǎng)架和凝膠基質(zhì)構(gòu)成。纖維網(wǎng)架由膠原蛋白和彈性蛋白構(gòu)成，凝膠基質(zhì)包括氨基聚糖和蛋白聚糖。由于絲素蛋白與膠原蛋白在氨基酸組成上的互補(bǔ)以及殼聚糖（chitosan，CS）與氨基聚糖結(jié)構(gòu)的相似性，常選擇膠原、絲素、殼聚糖等作為模擬細(xì)胞外基質(zhì)成分的原料。

相比于家蠶絲素蛋白，柞蠶絲素蛋白來源的生物材料能更好的促進(jìn)細(xì)胞在材料上的黏附，原因在于柞蠶絲素蛋白特有的RGD三肽序列（Arg-Gly-Asp）是一種細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞溝通的信號(hào)分子，能與細(xì)胞膜上的整合素特異性結(jié)合，引起整合素介導(dǎo)的信號(hào)通路開放，從而增強(qiáng)細(xì)胞在基質(zhì)上的黏附。Patra等［6］將從印度柞蠶絲腺中提取的絲素溶于1%的SDS（十二烷基硫酸鈉）水溶液，經(jīng)冷凍干燥制備出多孔3D支架，同時(shí)以家蠶絲素蛋白制備的3D支架以及明膠、纖粘連蛋白基質(zhì)作為對(duì)照。將三日齡的Sprague-Dawley大鼠心肌細(xì)胞接種于4種基質(zhì)上。通過研究心肌細(xì)胞在基質(zhì)上的黏附情況、代謝活性和細(xì)胞間作用發(fā)現(xiàn)，6 h后心肌細(xì)胞在柞蠶絲素組的黏附數(shù)量和在纖粘連蛋白組的數(shù)量大致相當(dāng)，顯著高于明膠組和家蠶絲素組。說明心肌細(xì)胞在柞蠶絲素支架上的黏附和擴(kuò)散比家蠶絲素支架要更快。同時(shí)觀察到間隙連接蛋白connexin 43在柞蠶絲素組和纖粘連蛋白組的含量顯著高于家蠶絲素組和明膠組，并且柞蠶絲素組和纖粘連蛋白組的心肌細(xì)胞形成了成熟的肌節(jié)。表明柞蠶絲素能夠促進(jìn)心肌細(xì)胞肌節(jié)的成熟和排列，肌節(jié)的生成在細(xì)胞形成組織過程中的關(guān)鍵因素。作者通過四肽RGDS（Arg-Gly-Asp-Ser）培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)證明造成心肌細(xì)胞在不同基質(zhì)上的表現(xiàn)是由于柞蠶絲素和纖粘連蛋白中都含有RGD序列的緣故。因此，柞蠶絲素蛋白為構(gòu)建組織工程生物材料提供了新的選擇。

為了結(jié)合不同天然材料各自的優(yōu)點(diǎn)，研究人員常對(duì)其進(jìn)行復(fù)合。用于研究基質(zhì)—細(xì)胞反應(yīng)的天然材料一般是膠原、絲素、殼聚糖和明膠等。Wang等［21］用雙模板誘導(dǎo)共組裝法制備了混有羥基磷灰石的膠原/絲素支架，以膠原或絲素的單一支架作為比較。將鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）接種于支架上，體外成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)在三組支架材料上均觀察到了干細(xì)胞的分化且雙模板組細(xì)胞數(shù)量顯著高于單一模板組，但特定的骨形成指示分子如堿性磷酸酶（ALP）和與骨形成相關(guān)的特定蛋白如骨鈣素、骨連接蛋白的含量在雙模板組和單模板組沒有顯著差異；在體內(nèi)試驗(yàn)中，雙模板組和單模板組都能促進(jìn)新骨的形成，但形成新骨的百分比雙模板組顯著高于單模板組。在另一項(xiàng)研究中，Lai等［22］將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）種植于由絲素/殼聚糖納米纖維膜狀支架上進(jìn)行培養(yǎng)，并與單一材料的支架做了比較。研究表明單一絲素納米纖維支架主要負(fù)責(zé)促進(jìn)細(xì)胞增殖，而單一殼聚糖支架主要負(fù)責(zé)促進(jìn)細(xì)胞分化，復(fù)合支架在保持促進(jìn)細(xì)胞分化的基礎(chǔ)上不影響對(duì)細(xì)胞的增殖效果。從這些研究可以看到，基于絲素的復(fù)合生物材料在對(duì)細(xì)胞行為影響的效果上要優(yōu)于單一材料。近來，Altman等［23］通過在絲素—?dú)ぞ厶侵Ъ苌戏N植人脂肪源性間充質(zhì)干細(xì)胞（ASCs），觀察到在基質(zhì)—細(xì)胞界面干細(xì)胞形成了起支持和黏附作用的微絨毛和板狀偽足，表明絲素—?dú)ぞ厶侵Ъ芎腿酥驹葱蚤g充質(zhì)干細(xì)胞的有良好的相互作用。

在天然細(xì)胞外基質(zhì)中還存在著一些對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育起調(diào)節(jié)作用的刺激因子，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）［24］。使用化學(xué)手段將這些生物因子共價(jià)結(jié)合到絲素材料上也能提高細(xì)胞在材料上的表現(xiàn)。

2.2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

除了基質(zhì)的化學(xué)成分，基質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如纖維尺寸、支架孔徑、表面特性和微觀結(jié)構(gòu)等也會(huì)影響細(xì)胞的黏附、增殖和分化等功能。

2.2.1纖維尺寸

Min等［25］研究人口腔黏膜上皮細(xì)胞（NHOK）在三種不同形式的絲素基質(zhì)——紡布（微米纖維）、無紡布（納米纖維）和膜——上的響應(yīng)。細(xì)胞黏附實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)上皮細(xì)胞在無紡布和膜上的初始黏附活性要高于紡布。但造成這種差異的原因當(dāng)時(shí)還不明確，作者只是推測(cè)可能與基質(zhì)的β-折疊含量或纖維直徑有關(guān)。錢巧芬［26］制備了5同不同晶型結(jié)構(gòu)的絲素共混膜培養(yǎng)小鼠成纖維細(xì)胞（L929），沒有發(fā)現(xiàn)絲素晶型結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞的影響。Gupta等［27］通過比較人脂肪源性間充質(zhì)干細(xì)胞（hASCs）和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HU-VEC）在微米級(jí)絲素殼聚糖纖維基質(zhì)和納米級(jí)絲素殼聚糖纖維基質(zhì)上的生長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)，納米纖維基質(zhì)比微米纖維基質(zhì)更能促進(jìn)兩種細(xì)胞的黏附。認(rèn)為這是由于納米纖維具有更大的比表面積能夠提供細(xì)胞更多的錨固位點(diǎn)造成的。因此他們的研究證實(shí)了纖維尺寸是影響細(xì)胞行為的因素之一。

在了解納米纖維能促進(jìn)細(xì)胞活動(dòng)的基礎(chǔ)上，人們?cè)噲D從分子水平上揭示基質(zhì)—細(xì)胞黏附的機(jī)制。Bondar等［28］深入探尋了納米和微米絲素基質(zhì)對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）和生長(zhǎng)內(nèi)皮細(xì)胞（OEC）的影響，實(shí)時(shí)定量PCR發(fā)現(xiàn)兩種細(xì)胞的β-1整合素受體蛋白表達(dá)量在納米基質(zhì)中顯著高于微米基質(zhì)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在納米基質(zhì)中細(xì)胞與基質(zhì)間形成了明顯的黏著斑結(jié)構(gòu)。

2.2.2支架孔徑

合適的支架孔徑和孔隙率能為細(xì)胞生長(zhǎng)遷移提供理想的表面和貫通孔道。前期研究表明適合細(xì)胞生長(zhǎng)的最小孔徑為100 μm左右［29］。Bhardwaj等［8］制備出孔徑分布在100～155 μm的絲素殼聚糖支架培養(yǎng)貓科動(dòng)物成纖維細(xì)胞（AH927），發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在支架上生長(zhǎng)良好。在隨后的研究中，Bhardwaj等［4］又詳細(xì)調(diào)查了絲素殼聚糖3D支架（128 μm）對(duì)鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（rMSCs）的影響，以純柞蠶絲素支架（145 μm）和家蠶絲素支架（81 μm）作為比較。發(fā)現(xiàn)絲素殼聚糖支架和柞蠶絲素支架對(duì)細(xì)胞的黏附性能、增殖性能以及與軟骨形成相關(guān)的外基質(zhì)基因（Ⅱ型膠原、aggrecan和軟骨形成轉(zhuǎn)錄因子sox-9）的表達(dá)水平表現(xiàn)相當(dāng)，顯著高于家蠶絲素支架。表明除支架的化學(xué)成分外，較大的孔徑能提高軟骨生成的潛力。

2.2.3表面特性

表面粗糙程度的不同會(huì)在體內(nèi)誘發(fā)不同的免疫反應(yīng)。機(jī)體對(duì)外部植入材料的免疫應(yīng)答取決于表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而非化學(xué)成分［30］。光滑的表面誘導(dǎo)嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，而粗糙的表面能降低先天免疫反應(yīng)的程度［6］。Diener等［31］研究了不同材料表面特性對(duì)MG-63成骨細(xì)胞形成黏著斑的大小、數(shù)量和動(dòng)態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)粗糙表面的黏著斑數(shù)量要少于光滑表面。他們認(rèn)為材料表面是通過影響?zhàn)ぶ邚亩鴽Q定細(xì)胞的行為。

2.3力學(xué)特性

細(xì)胞生活的外基質(zhì)在不同的組織其硬度差距懸殊，軟組織如大腦的彈性模量約為1 KPa，肌肉約為10 KPa，而硬組織如骨可達(dá)100 KPa［32］。有證據(jù)表明，黏附在基質(zhì)上的細(xì)胞會(huì)對(duì)基質(zhì)施加收縮力，從而導(dǎo)致細(xì)胞骨架產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。有趣的是這種應(yīng)力和細(xì)胞外基質(zhì)之間的關(guān)系會(huì)影響細(xì)胞的行為，如遷移、增殖、分化和凋亡［33］。Engler等［32］將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）培養(yǎng)在高、中、低三種不同硬度的聚丙烯酰胺凝膠上，最初小而圓的細(xì)胞分別在三種凝膠上發(fā)育成多邊形、紡錘形和分枝形的形狀。最近，Wen等［34］為了排除基質(zhì)孔隙對(duì)細(xì)胞分化的影響，制備了不同孔徑相同硬度的聚丙烯酰胺凝膠，在分化因子存在的情況下培養(yǎng)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）和脂肪源性間充質(zhì)干細(xì)胞（ASCs），發(fā)現(xiàn)孔隙不影響細(xì)胞分化；在相同孔徑不同硬度的基質(zhì)上，軟凝膠能促進(jìn)脂肪生成，硬凝膠能促進(jìn)骨生成。同年，Chaudhuri等［5］巧妙的混合海藻酸鈉和重構(gòu)基底膜制備了硬度可控且不影響成分和構(gòu)造的基質(zhì)，以觀察基質(zhì)硬度是如何影響乳腺上皮細(xì)胞形成腺泡組織。他們發(fā)現(xiàn)在沒有足夠?qū)诱尺B蛋白的情況下，增加基質(zhì)硬度導(dǎo)致細(xì)胞不能形成半橋粒結(jié)構(gòu)（形成正常腺泡組織的細(xì)胞連接）。說明細(xì)胞外基質(zhì)硬度和基質(zhì)中的配體蛋白共同調(diào)節(jié)半橋粒的生成，而半橋粒的形成是由β4整合素引起的Rac1和P13K信號(hào)通路引發(fā)的。

研究細(xì)胞外基質(zhì)硬度對(duì)細(xì)胞行為的影響一個(gè)最主要的障礙是制備以硬度為單一變量的基質(zhì)。而使用天然外基質(zhì)材料如膠原則不能準(zhǔn)確控制硬度，使用合成材料如聚丙烯酰胺則缺少與細(xì)胞表面特異作用的配體蛋白。因此，制備出硬度可控的絲素生物材料是研究的關(guān)鍵。Amornsudthiwat等［35］利用氧等離子蝕刻技術(shù)構(gòu)建了不同硬度的絲素膜，接種小鼠成纖維細(xì)胞（L929）觀察細(xì)胞行為，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在硬度大的絲素膜上遷移快。他們認(rèn)為這是由絲素膜硬度引起的。但是，硬度大的絲素膜表面粗糙程度高。所以不能完全解釋細(xì)胞遷移率變化的問題。

3　展望

由于技術(shù)方法的進(jìn)步，如應(yīng)用原子力顯微鏡評(píng)價(jià)表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［35］、測(cè)定材料的力學(xué)性能［5］；通過免疫熒光染色觀察基質(zhì)—細(xì)胞作用的關(guān)鍵蛋白［28］等。這些技術(shù)使得我們能更深刻的認(rèn)識(shí)基質(zhì)材料與細(xì)胞的相互作用。雖然目前已經(jīng)取得了一些成績(jī)，但還是有許多問題需要加以解決。多數(shù)試驗(yàn)僅研究了在體外基于絲素的生物材料對(duì)細(xì)胞的影響，側(cè)重點(diǎn)主要集中在細(xì)胞的行為上。而生物材料發(fā)揮作用的場(chǎng)所是在生物體內(nèi)，因此這些材料是否可以應(yīng)用在組織工程修復(fù)還需要進(jìn)一步體內(nèi)試驗(yàn)的證明。另外，就材料的力學(xué)性能對(duì)細(xì)胞行為的影響方面，主要使用的材料還是無機(jī)合成材料，生物材料較少。究其原因，主要在于目前要想制備出力學(xué)性能單一變化的生物材料還有一定困難。隨著這些問題的解決，人們有望通過控制生物材料的化學(xué)成分、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和力學(xué)性能來調(diào)控體內(nèi)細(xì)胞的行為，從而達(dá)到修復(fù)組織損傷的目的。

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Influence of Silk Fibroin-based Biomaterials on Cell Behaviors

HU Dou-dou，YANG Ming-yin，ZHU Liang-jun
（Research Institute of Applied Bioresource，ZhejiangUniversity，Hangzhou 310058，China）

Abstract：Compatibility between biomaterials and organismhasis an important topic in the field of tissueengineering and regenerative medicine. Tissue cells respond differently to environments，while they function well only in the natural microenvironment where they live（extracellular matrix，ECM）. It is a logical way to study biocompatibility by constructing silk fibroin（SF）- based biomimetic biomaterials. This review introduced the mechanism of interaction between cells and ECM，and summarized the effects of SF-based biomaterials on cell adhesion，migration，proliferation and differentiation in recent years，including chemical composition of biomaterials，topology（fiber size，scaffold pore size and surface characteristics），and mechanical properties. Moreover，on this basis existingproblems and future perspectives in this field were addressed to provide reference for the design of the next generation of biomaterials.

Key words：silk fibroin；compatibility；cell behaviors；interaction

中圖分類號(hào)：S886

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0258-4069［2016］01-006-06

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21172194）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-22）；國(guó)家高科技研究發(fā)展計(jì)劃“863”項(xiàng)目（2013AA102507-1）

作者簡(jiǎn)介：胡豆豆（1988-），男，湖北仙桃人，博士研究生。主要從事蠶業(yè)理化性質(zhì)及開發(fā)研究。E-mail：kevinhdd@163.com

通信作者：朱良均，男，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail：ljzhu@zju.edu.cn