引言
丝素蛋白——极具发展潜力的新型生物再生材料前言
国家发改委等部门印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中，细胞组织诱导性生物材料被列入《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》中；“十四五”重点研发计划中，天然生物材料如壳聚糖、丝素蛋白、细胞基质等也被纳入“诊疗装备与生物医用材料”重点专项，再生医学更是国家重点布局和规划的前沿方向，其中丝素蛋白作为一种优秀的再生生物材料具有巨大的市场前景，本文将从优势特性、临床应用、政策法规等方向带大家了解丝素蛋白。
△来源：科技部国家重点研发计划重点专项
再生材料部分代表种类的优势对比
来源：动脉网-2022再生医学行业研究报告、公开资料
生物医用材料是一类用于诊断、治疗、修复或替换人体组织、器官或增进其功能的高技术材料，属于医疗器械管理范畴。随着医学技术不断进步，生物材料从最初的第一代生物惰性材料不断发展，如今具有诱导再生性能的第三代生物材料已成为当下研究热点。
再生生物材料目前全球需求巨大，数据显示，预计今年国内再生医学领域产值将达到1800亿元以上，并以每年10%的速度递增。目前我国生物材料在临床应用中主要用作医疗器械，并已成为整个医疗器械产业的重要基础，其产品约占医疗器械市场的40%-50%。目前临床研究中涉及的再生材料的种类，主要有天然高分子、合成高分子、无机材料三大类，每种类型的代表材料在临床应用上均具有各自的优势性能。
文献显示[1]，生物医用材料在组织修复及再生医学中需要具备3个关键特征：
1）材料必须具备良好的生物相容性或生物安全性，具有较低的宿主免疫反应，可支持或提高细胞生命活动促进组织修复再生；
2）材料具有适当的结构和良好的通透性，支持氧气、营养素运输，实现并维持细胞间的相互作用。
3）对再生修复材料需具有生物降解性或吸收性，降解速率应与组织再生速率相匹配。
作为再生材料，
丝素蛋白能否满足临床需求？
丝素蛋白具有哪些优势?
......
01、丝素蛋白
丝素蛋白（Silk Fibroin，SF）作为极具潜力的再生生物材料之一，丝素蛋白拥有广泛应用前景和发展空间，成为近几年生物医用材料领域的明星。其是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，来源于蚕丝的脱胶处理，含量约占蚕丝的70%～80%，含有18种氨基酸，其中含8种人体必需氨基酸，甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和丝氨酸(Ser)约占总组成的80%以上[2]。丝素本身具有良好的机械性能和理化性质，如良好的柔韧性和抗拉伸强度透气透湿性、缓释性等，可制成多种形态的医疗产品用于不同组织的修复。
02、丝素蛋白的性能特点
●良好的生物相容性
生物相容性是指材料与人体之间相互作用而产生的各种复杂的生物、物理和化学反应。丝素蛋白是蚕绢丝腺内壁上内皮细胞分泌、合成后经脱胶而得的天然高纯度蛋白质，无毒、低免疫原性，安全性高，并且它的分子质量大小也可通过制备工艺参数的控制来进行调节，从而满足不同的产品设计和运用需求。具有很好的生物相容性，对细胞的粘附能力强，能引导细胞迁移和组织再生。
●生物降解可调控
可降解性是指随着机体组织的逐渐生长，植入材料被不断降解并最终完全被新生组织替代，在植入部位和宿主组织间不再有明显的界面区分。理想的可降解材料应具有与修复区组织细胞生长速度一致的降解速率，同时，不能降低相关的力学性能，这样才能为新生组织提供相应的力学支撑。此外，降解后的产物不能引起组织免疫反应。丝素蛋白可降解，降解时间可控，且降解产物安全性高。研究表明，丝素蛋白植入生物体后能够被完全降解，且其降解速率可通过调节蛋白分子量、结晶度、分子构象、材料三维结构等多种方法加以控制。
●优良的力学性能
丝素蛋白具有多样的加工性，可加工成不同形态，应用领域广泛。丝素蛋白除了可以以纤维状态存在，还可被加工成颗粒状、纤维状、薄膜状，以及三维（3D）多孔支架等，也可用于制造水凝胶、海绵、微球体、薄膜等生物医用材料[3]。与天然丝素纤维相比，再生丝素材料力学性能有所下降，目前改善再生丝素材料力学性能已成为丝素蛋白生物材料领域的重要研究课题。如将一些高分子物质，如聚乙二醇、聚己内酯、聚乙烯醇等，与丝素蛋白进行共混，从而达到改善丝素材料力学性能的效果。
03、丝素蛋白部分应用场景
丝素蛋白以其超强的性能可广泛应用于材料工程学、运动医学、光信息学、微电子学、光电子学等领域。从国内的应用领域整体来看，再生材料目前在骨科、医美、皮肤修复等方向较成熟，可用于手术缝合线、骨修复材料、创面敷料、载药微球、脑机接口柔性电极、医美注射填充剂、生物3D打印等产品。
随着技术不断进步、再生医学研究不断深入，丝素蛋白在生物工程方面的应用日趋广泛，可用来制造人工皮肤、人工肌腱、人工韧带、人工血管、神经导管、心脏瓣膜、组织工程支架、人工肾等，这一领域成为未来丝素蛋白市场增长的重要动力。
1、医美注射填充剂
数据显示，2023年轻医美市场规模已达到770元，2016-2023年4年复合增速为25.54%。随着轻医美市场逐步扩张，价格低、恢复快、风险低的注射类项目有望持续放量。伴随着少女针和童颜针等再生注射产品的获批，注射医美市场未来将由“填充时代”迈入“再生时代”，再生针剂是我国医美注射针剂市场新增长点。丝蛋白作为天然的“再生类”填充产品，具有更为安全和高效的优势，可达到即时填充和刺激胶原蛋白再生的效果，达到长期组织替代作用，已有少数企业布局。
2、脑机接口柔性电极
脑机接口技术作为国际科技竞争的战略高地之一，受到各国政府的高度重视和支持，2022年脑机接口市场规模为17.4亿美元，预计到2027年将达到33亿美元。脑机接口电极种类中，刚性电极信号不稳定且容易引起脑组织炎症反应，而柔性电极密度高、信号稳定且损伤小，特别是以丝素蛋白为材料的柔性电极，能够较好地与生物组织界面实现无缝整合，生物材料在脑机接口的应用会成为未来趋势，已成为下一代脑机接口技术主要发展方向。
3、载药微球
2015-2019 年，中国微球制剂行业市场规模从22.3亿元增加至47.4亿元，市场前景广阔，丝素、壳聚糖、海藻酸钠、PLGA等均是制备可降解性栓塞微球的高分子材料，基于丝素蛋白的微球因对多种药物的高亲和力，受控的靶向缓释特性和温和的制备条件而被广泛应用于药物传递系统，通过将丝素蛋白与具有特定功能的无机或有机物质相结合所形成的丝素复合微球，可用于传输小分子药物(如抗癌药物),蛋白质和生长因子药物，抗菌药物等。
4、创面敷料
2021年我国医用敷料行业市场规模约260亿元，同比增长约42%，预计在2023年我国医用敷料市场规模将达到450亿元以上，同比增速达30%左右。近年来，仿生生物敷料作为诱导皮肤再生的潜在替代物备受关注丝素蛋白成膜性良好，丝素蛋白可被设计构建成支架、水凝胶、纳米纤维薄膜和微针等不同材料，且这些材料已被成功用于创面治疗[4]。大量研究证实丝素蛋白创面修复材料因具备同天然皮肤ECM相似的纳米纤维结构和诱导胶原蛋白合成的能力，从而表现出主动诱导创面愈合的性能。
5、骨修复材料
据预计，2020年我国骨修复材料行业的市场规模为55.3亿元，预计2023年我国骨修复材料行业的市场规模将达到96.9亿元，较大的市场需求将催生众多新产品。传统的惰性生物材料是骨科植入物的主力军，组织再生材料在骨科植入物中的比重正在快速上升。骨修复再生材料与人体骨组织成分和结构相近，植入人体之后，人体骨组织会在材料材料的多孔结构内部生长，与其形成骨性结合及血管化、神经化结构等。随着植入材料的逐渐降解以及新骨骨量的不断增加，完成骨组织的修复再生。
6、手术缝合线
手术缝合线是指在外科手术中用于结扎止血、缝合止血和组织缝合的特殊医用线，蚕丝被用作手术缝合线制作已有几百年历史，在临床有广泛应用，具有更好的强度和韧性，一般用于皮肤闭合、胃肠道手术、心血管手术、整形手术、眼科和神经系统手术中。
04、产品获批情况
△来源：国家药品监督管理局网站
市面已对丝素蛋白制备的做了广泛探究，目前成功商业化的产品不多（蚕丝缝合线、SERI外科支架、丝蛋白创面敷料、可吸收手术修复膜、Silk Voice®注射剂等），目前国内共四款丝素蛋白产品获批，其中仅一款为可吸收产品，说明市场仍具有巨大发展潜力。
05、监管部门制定行业标准
随着丝素蛋白医疗器械产品的增加，对这一材料的生产制备、质量控制等提出了要求。相对于产业的迅速发展，丝素蛋白相关标准在国际国内仍处于空白。由于标准的缺乏，各丝素蛋白企业在企业标准制定过程中无统一的标准参考依据，限制了丝素蛋白医疗产业的高质量发展。目前，为提高丝素蛋白材料的质量与安全性，为科学监管提供支撑，由全国外科植入物和矫形器械标准化技术委员会组织工程医疗器械产品分技术委员会归口的《组织工程医疗器械丝素蛋白》已形成征求意见稿[5]，并于2022年8月23日-2022年10月24日期间公开征求意见。
征求意见稿中提到，“从组织工程材料的发展趋势看来，具备良好的生物相容性及体内可吸收性的天然生物材料将受到青睐。天然生物材料在结构、力学、和生物降解性能可控的情况下，在临床应用中具备巨大潜力。其中来源于天然桑蚕丝的丝素蛋白不仅具有良好的生物相容性，同时还具有较高的力学强度与较慢的降解速率，植入体内免疫原性低，原料来源广泛，易于加工制造，可被制成多种形态的支架用于不同组织的修复，现已受到越来越多的重视，不断有研究将其用于组织再生并进行产品开发。丝素蛋白作为一种优秀的生物医用材料具有巨大的市场前景。”
结语
再生医学领域作为一个正在成长中的朝阳行业，面对的是一个待开发的增量市场，目前对于新型再生生物材料的研发脚步从未停止，相信随着对丝素蛋白功能特性和复合生物材料的研究，将带动创新医疗器械的发展，丝素蛋白也将迎来发展风口。
【奥泰康苏州CDMO中心】
奥泰康苏州CDMO中心，是基于奥泰康承担的“十三五”国家重点研发计划项目——“低免疫原性胶原、丝素蛋白工程化制备技术及其产品研发”而设立的生物材料研发生产CDMO技术平台，为生产型企业和销售型企业提供技术升级和新项目储备服务，现已与国内外多家药品及医疗器械企业建立战略合作伙伴关系。
苏州CDMO中心由中国丝素蛋白领域权威专家、“十三五”国家重点研发计划项目首席科学家、苏州大学博士生导师李明忠教授领衔的科学家团队担任技术顾问，研发实验室和GMP净化生产车间建立了完善的研发生产质量管理体系，获得Ⅲ类人工器官、植入器械及Ⅱ类创面敷料等产品的《医疗器械生产许可证》，获得丝蛋白创面敷料等产品的《医疗器械注册证》，实现了以丝素蛋白为代表的多个生物材料项目研发生产转化。中心储备技术项目50余项，已申请国家发明专利20余项，已获得国家发明专利证书5项，医疗器械注册证书2项。
