絲素蛋白|高端科研產業發展

2020-12-11 Silktech

從傳統纖維到醫學材料，絲蛋白科技已有50餘年發展歷程，當前初步形成以美國為頭部的世界研發矩陣，開發醫藥領域、美妝護膚、食品營養等新材料產業應用。相對國外成熟的資本+科技推動方式，國內以院校結合科研，實行產學研項目開發的方式為主。

01

國內絲蛋白成品研發

作為亞洲最大的變應原藥物研發、生產機構，浙江我武生物科技股份有限公司已成功研製出以絲素蛋白為主要成分的「絲素蛋白保溼止癢敷料」，擬以醫療器械產品進行註冊申報，主要用於輔助治療乾燥性皮膚瘙癢症。

據悉，「絲素蛋白保溼止癢敷料」將用作我武生物核心脫敏產品「粉塵蟎滴劑」在皮膚科領域的市場填補及延伸。與此同時，對標國際其他科研機構，重點探索絲素蛋白在組織重建醫療器械領域的原料開發與應用。

2020年8月，重慶市畜牧科學院蠶業研究所的「蠶絲人工神經」項目，經專家評審達到國際先進水平。經實驗論證，蠶絲人工神經植入後3個月可與自體神經實現兼容，形成「藕狀」孔洞+絲聯結構——在直徑1毫米的圓柱截面內創造6000餘個「孔洞軌道」，使單根神經軸突的單個細胞通過，確保再生的神經軸突纖維能有序生長，從而在最大程度上恢復神經功能。

世界名刊PNAS發表蠶絲人工神經相關論文

02

國內絲蛋白材料研發

2018年12月，東華大學與紐約州立大學合作提出全新的蠶絲多級結構模型，成功研製世界上最薄的絲素納米纖維帶，其單分子層厚度與單層石墨烯厚度相當，有望製備性能優異或功能性的絲素蛋白基材料。這項研究成果被國際著名期刊《ACS Nano》以全文形式進行了報導。

ACS Nano論文主要內容概覽

2019年6月，哈爾濱工業大學與哈爾濱醫科大學聯合研發可降解生物包覆材料，選擇將絲素蛋白作為植入合金材料的聚合物膜層。通過其優異的力學性，良好的加工性以及可控的降解性，實現植入材料在人體內穩定、可控的安全降解與細胞結構支撐。

03

將絲蛋白應用在體表皮膚

瑞典皇家理工學院與印度理工學院的科研人員共同研發蛛絲+蠶絲混合製備的人造皮膚，具備抗菌、高彈性、高強度、人體相容等多項優異性能。

作為一種敷料基材，在製備方面，蠶絲可彌補重組蛛絲高昂的生產成本，在提升敷料性能的同時，發揮兩類絲蛋白的最大優勢。

人造皮膚示例

與此同時，在體外實驗中，科學家將這一混合材料與多種皮膚細胞共同培養，已成功生成類似天然皮膚的層狀組織，進一步論證了絲蛋白材料在促進傷口癒合方面的臨床應用潛力。

「對科研界而言，1960-2013年是絲蛋白相關文獻發布的增長期，而從2010年起，約有一半文章是關於絲及絲蛋白在生物和醫藥領域中的應用研究，進一步闡明了這一材料的產業研發與應用趨勢。

與此同時，我國科學家在生物醫藥應用的基礎上實現材料提升，跨界開發硬碟儲存科技，成功研製出全球首塊基於天然生物蛋白的硬碟存儲器——蠶絲蛋白儲存器。」

03

開發絲蛋白植入硬體

蠶絲無電學介質，具備在強磁場、強輻射與極端條件（高溫、低溫、高溼度）下可以正常工作的優勢，是一種綜合應用性強的材料。

蠶絲蛋白儲存器每平方英寸可存儲64GB的數據，可重複擦寫並可同時存儲數字信息與生物信息。科學界將其譽為「永不丟失的生命銘牌」和「可控壽命的時間膠囊」，這是工業科技與時間和生命最浪漫的結合。

基於近場紅外納米光刻的蠶絲蛋白信息存儲技術

結合植入級原料、降解可控、生物力學等諸多特性，不禁讓人聯想到最近另外一則新聞——特斯拉CEO馬斯克將「腦機接口」晶片植入豬腦，或可實現記憶/知識大容量儲存備份。

作為一項新型生物存儲科技，蠶絲蛋白存儲器結合生物特性，為存儲信息提供更多元化的功能操作。如將其與腦控科技結合，既符合植入級、降解可控、抗輻射等硬體製備要求，選擇與人同源性強的生物材料，既可在人體試驗中發揮巨大優勢，也將大大縮短晶片的研製和審批過程。

THE LINK傳感存儲晶片

Link V0.9侵入式腦控科技

今年8月，矽谷「鋼鐵俠」、SpaceX和特斯拉公司創始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）發布最新可植入大腦皮層的硬體平臺原型——Link V0.9，一款硬幣大小的植入設備（含N1晶片等）。利用手術機器人V2植入到人類顱頂的大腦皮層部分，完成腦機接口的植入。機器將獲得大腦內部的電極信號，傳手機、電腦等設備上，實時完成腦-機之間的數據傳輸。

從分子材料出發，同樣是研究絲蛋白，中國完成了其物理形態開發，日本研究其構成並將其初加工原料運用到食品產業，而美國針對臨床醫學開發藥物載體與緩釋技術，最終實現了這一材料納米級開發應用。作為全球最大的蠶絲出口國，絲蛋白材料的普及應用將對我國桑蠶繭絲產業產生標誌性的影響。

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