从传统纤维到医学材料,丝蛋白科技已有50余年发展历程,当前初步形成以美国为头部的世界研发矩阵,开发医药领域、美妆护肤、食品营养等新材料产业应用。相对国外成熟的资本+科技推动方式,国内以院校结合科研,实行产学研项目开发的方式为主。
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国内丝蛋白成品研发
作为亚洲最大的变应原药物研发、生产机构,浙江我武生物科技股份有限公司已成功研制出以丝素蛋白为主要成分的“丝素蛋白保湿止痒敷料”,拟以医疗器械产品进行注册申报,主要用于辅助治疗干燥性皮肤瘙痒症。
据悉,“丝素蛋白保湿止痒敷料”将用作我武生物核心脱敏产品“粉尘螨滴剂”在皮肤科领域的市场填补及延伸。与此同时,对标国际其他科研机构,重点探索丝素蛋白在组织重建医疗器械领域的原料开发与应用。
年8月,重庆市畜牧科学院蚕业研究所的“蚕丝人工神经”项目,经专家评审达到国际先进水平。经实验论证,蚕丝人工神经植入后3个月可与自体神经实现兼容,形成“藕状”孔洞+丝联结构——在直径1毫米的圆柱截面内创造余个“孔洞轨道”,使单根神经轴突的单个细胞通过,确保再生的神经轴突纤维能有序生长,从而在最大程度上恢复神经功能。
世界名刊PNAS发表蚕丝人工神经相关论文02
国内丝蛋白材料研发
年12月,东华大学与纽约州立大学合作提出全新的蚕丝多级结构模型,成功研制世界上最薄的丝素纳米纤维带,其单分子层厚度与单层石墨烯厚度相当,有望制备性能优异或功能性的丝素蛋白基材料。这项研究成果被国际著名期刊《ACSNano》以全文形式进行了报道。
ACSNano论文主要内容概览年6月,哈尔滨工业大学与哈尔滨医科大学联合研发可降解生物包覆材料,选择将丝素蛋白作为植入合金材料的聚合物膜层。通过其优异的力学性,良好的加工性以及可控的降解性,实现植入材料在人体内稳定、可控的安全降解与细胞结构支撑。
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将丝蛋白应用在体表皮肤
瑞典皇家理工学院与印度理工学院的科研人员共同研发蛛丝+蚕丝混合制备的人造皮肤,具备抗菌、高弹性、高强度、人体相容等多项优异性能。
作为一种敷料基材,在制备方面,蚕丝可弥补重组蛛丝高昂的生产成本,在提升敷料性能的同时,发挥两类丝蛋白的最大优势。
人造皮肤示例与此同时,在体外实验中,科学家将这一混合材料与多种皮肤细胞共同培养,已成功生成类似天然皮肤的层状组织,进一步论证了丝蛋白材料在促进伤口愈合方面的临床应用潜力。
「对科研界而言,-年是丝蛋白相关文献发布的增长期,而从年起,约有一半文章是关于丝及丝蛋白在生物和医药领域中的应用研究,进一步阐明了这一材料的产业研发与应用趋势。
与此同时,我国科学家在生物医药应用的基础上实现材料提升,跨界开发硬盘储存科技,成功研制出全球首块基于天然生物蛋白的硬盘存储器——蚕丝蛋白储存器。」
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开发丝蛋白植入硬件
蚕丝无电学介质,具备在强磁场、强辐射与极端条件(高温、低温、高湿度)下可以正常工作的优势,是一种综合应用性强的材料。
蚕丝蛋白储存器每平方英寸可存储64GB的数据,可重复擦写并可同时存储数字信息与生物信息。科学界将其誉为“永不丢失的生命铭牌”和“可控寿命的时间胶囊”,这是工业科技与时间和生命最浪漫的结合。
基于近场红外纳米光刻的蚕丝蛋白信息存储技术结合植入级原料、降解可控、生物力学等诸多特性,不禁让人联想到最近另外一则新闻——特斯拉CEO马斯克将“脑机接口”芯片植入猪脑,或可实现记忆/知识大容量储存备份。
作为一项新型生物存储科技,蚕丝蛋白存储器结合生物特性,为存储信息提供更多元化的功能操作。如将其与脑控科技结合,既符合植入级、降解可控、抗辐射等硬件制备要求,选择与人同源性强的生物材料,既可在人体试验中发挥巨大优势,也将大大缩短芯片的研制和审批过程。
THELINK传感存储芯片LinkV0.9侵入式脑控科技
今年8月,硅谷“钢铁侠”、SpaceX和特斯拉公司创始人埃隆·马斯克(ElonMusk)发布最新可植入大脑皮层的硬件平台原型——LinkV0.9,一款硬币大小的植入设备(含N1芯片等)。利用手术机器人V2植入到人类颅顶的大脑皮层部分,完成脑机接口的植入。机器将获得大脑内部的电极信号,传手机、电脑等设备上,实时完成脑-机之间的数据传输。
从分子材料出发,同样是研究丝蛋白,中国完成了其物理形态开发,日本研究其构成并将其初加工原料运用到食品产业,而美国针对临床医学开发药物载体与缓释技术,最终实现了这一材料纳米级开发应用。作为全球最大的蚕丝出口国,丝蛋白材料的普及应用将对我国桑蚕茧丝产业产生标志性的影响。