皮肤是人体最外面的保护层,阻绝病菌的侵犯也隔绝外部环境的变化。当皮肤发生损伤时,身体必须有一套修复机制,尽速恢复皮肤的完整性,使其发挥保护人体的功能。当伤口很小时通常不用特别处理,结痂的伤口很快就会复原了;但当伤口较大,若有敷料协助,皮肤修复的速度与完整性都会较好。
良好的敷料必须有以下特性:1. 能保持伤口表面湿润;2. 能排掉伤口过多分泌液;3. 具良好通气性;4. 能阻绝微生物感染。传统的棉、麻材质制成的敷料在卸去包扎时常会造成二次伤害,而有“生物相容性”(biocompatibility)及“生物可分解性”(bioderadability)的敷料,例如由动物原料提取的胶原蛋白制成的敷料,能提供较好的愈合条件,加速皮肤修复速度。
虽然由动物原料提取的胶原蛋白引起人体过敏反应的活性很低,但因与人类胶原蛋白仍有些微差异,还是可能造成某种程度的排斥反应,所以制程中需添加一些蛋白水解酵素,以除去会引起人体免疫反应的部分。上述制作流程成本较高,且会损及胶原蛋白敷料的强韧度,因而限制了应用性。
使用蚕丝蛋白制成的伤口敷料除了同样有保湿(注 1)、通气性佳及促进伤口修复的特性,其拉力强度、延展性都更好,且稳定性较好又不易引起人体免疫反应。蚕丝蛋白还有其他优异之处:能溶于含有盐类的水溶液,便于制成各式各样的产品,例如奈米纤维、薄膜、海绵状或凝胶。虽然有些化学聚合物也有类似可塑性,但却缺乏蚕丝蛋白的生物可分解性及生物安全性。
皮肤伤口修复是错综复杂的过程,需要许多种细胞及细胞外蛋白质的协力运作,才能将受损皮肤恢复正常。不同类型的伤口需要不同形式的敷料,以帮助伤口修复,蚕丝蛋白的可塑性恰能满足此需求:烧烫伤的伤口会分泌较多体液,而凝胶态的蚕丝纤维高吸水性能在患部将其吸收;糖尿病(注 2)、烧烫伤产生的表面不规则伤口,也适合蚕丝纤维凝胶发挥作用。此外,由于制造蚕丝蛋白敷料的条件较缓和,较容易将抗生素等活性成分融入蚕丝纤维中,能使其抗菌、促进愈合的效力更强,提升产品的附加价值与运用范围。
由于蚕丝蛋白优异的特性,各国科学家无不绞尽脑汁研发新颖的医疗应用,例如总部位于意大利的 Silk Biomaterial 公司,尝试以蚕丝蛋白再造血管组织。甚至有研究显示,蚕丝的 sericin 蛋白可能具抗癌功效!
注 1:蚕丝蛋白含许多胺基(-CHNH)、氨基(-NH2)等亲水性化学基,且结构具备多孔性,因此一方面有保水性能,可吸收其重量 50 倍的水分,不致干燥同时又有良好通气性。
注 2:糖尿病患由于免疫功能下降,因此当皮肤产生小伤口,容易发生细菌感染产生溃烂,久久不能愈合。
- Overview of Silk Fibroin Use in Wound Dressings
- Silk Biomaterials
- Therapeutic applications and properties of silk proteins from Bombyx mori
(首图来源:Silk Biomaterials)