蚕丝生物材料在肌骨系统的应用研究进展

冯思嘉 陈俊 陈世益

复旦大学附属华山医院运动医学与关节镜外科（上海200040）

蚕丝作为一种天然有机分子生物材料，不仅具有良好的生物相容性和可调节的降解性，还兼有以弹性与韧性为主的优良机械性能。同时，处理后的蚕丝无免疫原性，在生物体内无额外毒副作用。随着生物材料制备技术的不断发展，基于蚕丝的新型生物材料在多个医学领域的研究均有较大进展。肌骨系统包括骨、软骨、韧带、肌腱和骨骼肌，是人体运动的基础，不但容易受到各种损伤，还缺乏自我愈合能力。故寻找用于肌骨系统损伤后修复与重建的优良材料十分必要。近些年来，不少研究在蚕丝生物材料应用于骨缺损修补、软骨组织再生、韧带肌腱修复及骨骼肌创伤愈合等方面取得了突破。本文对蚕丝生物材料在肌骨系统应用的研究进展作一综述。

1 蚕丝生物材料概况

蚕丝是一种由18 种氨基酸组成的天然高分子蛋白纤维，主要包括中心的丝素蛋白（silk fibroin，SF）和丝胶外壳。其中，SF 形成的溶液能在低温下长时间保持活性，而在进行加热、搅拌、pH 变化、盐析及酒精等处理时，其内部的β-折叠结构的分布和性质将发生变化，使所得产物的性状和生物学性能产生明显差别。因此，可以根据这种特性，在不同条件下对蚕丝进行加工，制成SF颗粒、纳米纤维、薄膜、静电纺丝、多孔海绵支架和水凝胶等不同蚕丝生物材料。例如，纳米纤维与静电纺丝就是通过湿法纺丝或手工牵引的方法，将天然SF纺织成不同直径的纤维并编制成网，有利于细胞的粘附、生长与增殖；SF薄膜可用再生SF水溶液、有机溶液或者同其他聚合物经过蚕茧脱胶、丝素溶解、溶液透析、溶液浇铸及旋转涂布等流程制备[1]，产物具有难溶性、稳定性与透气透氧性；SF水凝胶是一种三维网状聚合物，在水中不溶解但可吸水发胀，具有较大的细胞负载能力，可为多种细胞和生物因子的富集提供条件[2]；多孔海绵支架可由致孔剂、气体发泡和冷冻干燥的方法制得，在细胞的粘附、生长、增殖、迁移及养分和废物的运输中有重要作用；碾磨丝素蛋白颗粒可直接由丝素蛋白纤维碾磨制成[3]，用于填充各类生物支架以加强其机械强度。此外，若在各类蚕丝加工产物中添加其他化合物，或对蚕丝分子进行化学修饰，则可制备以蚕丝为主体的复合材料，进一步扩展其作为生物材料的应用范围。

2 蚕丝生物材料的特性

蚕丝具有良好的生物相容性，可调节的生物降解性，并具有一定的机械性能以适应不同部位的组织重建要求。

2.1 生物相容性

蚕丝本身及其降解产物均对人体无毒性，亦无致敏、刺激作用，具有良好的生物相容性。Altman 等[4]指出尽管蚕丝的丝胶部分能引起人体IgEs 水平的升高，引发超敏反应，但经脱胶处理后，剩余的SF 不仅不会引起体内的超敏反应，还可以支持细胞的粘附和分化，促进新生组织形成。Meinel等[5]和Panilaitis 等[6]的研究均证实，去除丝胶外壳后的蚕丝呈免疫惰性，不会引发免疫反应。因此，使用蚕丝生物材料时多需事先进行脱胶处理，如利用胰蛋白酶消化丝胶外壳，同时还可去除杂质，进一步提高SF的纯度，增加其生物相容性。

2.2 降解性

生物材料在机体内的降解速率只有与组织的生长发育相平衡，才能保证与宿主很好地整合，是获得一定机械性能和良好生物相容性的基础。蚕丝在体内的降解主要通过蛋白水解和长期吸收两种方式实现[4]。其缓慢的降解速率为细胞培养基质和新组织的形成提供了足够的时间和机械支持。多项研究表明，SF中的β-折叠结构是其降解缓慢的主要原因。Horan等[7]在体外运用蛋白酶XIV对家蚕丝进行了70多天的降解实验后发现，尽管酶可以降解溶于水的SF，但无法降解已连成片的SF。可能是由于SF 的β-折叠结构将酶切位点保护起来使其无法与酶接触，从而减慢了蚕丝在体内的降解时间。Lu等[8]的研究证明，SF中的β-折叠越多，其降解时间越长；相反，β-折叠含量最少的SF 降解得最快。蚕丝的降解速率还受蚕丝种类、植入部位和机体环境等因素的影响[9]。Altman等[4]的研究发现蚕丝在体内的降解性主要受植入部位、机体条件和蚕丝加工产物的浓度与设计的影响，降解反应的发生主要由体内的异物反应所驱动。通常来说，机体内的蚕丝多在1年内失去抗张强度，2年内降解至不可识别[4]。故可通过对SF中β-折叠结构的数量和性状，SF的浓度和植入部位等条件进行调节，从而改变蚕丝在体内的降解性，以适应不同部位组织的生物学需求。

2.3 机械性能

蚕丝SF中不仅含有以β-折叠为主的结晶区，还有亲水性蛋白构成的无定形区。两者交替排列，形成平行的纤维结构，使其既具有较高的硬度、高达300～740 MPa[10]的拉伸强度，又有较好的弹性[4]。因此，可利用SF良好的机械性能结合其他材料的不同生物特性，通过对复合材料中不同成分的数量和属性进行调节，获得所需的拉伸性、弹性、硬度及韧性等，进而模仿人体不同组织的机械特性，设计出个性化的理想复合生物材料。

3 蚕丝生物材料在肌骨系统应用的研究

蚕丝SF 不仅能根据需求，制备薄膜、纤维及海绵支架等多种加工产物，获得新的生物学性能，还能加以特定的化学修饰或复合其他材料，形成多种复杂结构，提升多方面的性能。同时，蚕丝良好的生物相容性、可调节的降解性和多样的机械性能，使其在体内拥有更持久的支持和更稳定的融合状态，较其他生物材料有着明显优势。目前，蚕丝在医学领域的相关研究十分广泛，不仅包括肌骨系统的修复与重建，还涵盖了角膜、皮肤、血管、神经等组织的再生工程，以及手术缝线、酶固定化材料和药物缓释载体等[11]。以下仅介绍蚕丝生物材料在肌骨系统应用的相关研究。

适用于人体肌骨系统组织修复与重建的理想生物材料除了需保证安全性，具有不引起免疫反应的生物相容性，可调节的降解性，韧性、拉伸性和硬度等多种机械性能外，还需易于制备成既利于细胞粘附、增殖和分化，又利于营养成分渗入和代谢产物排出的结构形态，如多孔、网状或大表面积的支架，为新生细胞的均匀生长、增殖和分布并形成相应组织提供足够的空间；同时需原材料来源充足、易于获取并且可被加工成型[12]。

3.1 骨

骨是一种质硬、成分复杂且富含血管的结构，由约70%无机物与30%有机物组成，基本功能包括支持肢体和保护内脏器官。人体骨结构复杂，缺损后自我修复能力有限，可引起诸多继发疾病，给人体的正常生理活动带来很大影响。

人体骨组织具有较高的硬度和稳定的形态，故蚕丝在骨组织修复中的研究多为支架形式，不仅有足够的机械强度，也可以负载细胞促进骨再生。Nisal 等[13]通过微颗粒聚集的简易方法用SF制成3D生物支架，具有与天然松质骨相当的压缩模量、与骨组织相似的多孔性及孔隙间联系的结构。由于其内含大量的β-折叠结构，故在体外实验中有抗蛋白降解性，在体内移植也有良好的生物相容性。与此类似，Park等[14]制备模拟骨细胞基质结构的3D多孔SF支架，在体外实验中获得了比聚乳酸（polylactic acid，PLA）支架更高的再生骨覆盖面积。其后又用于颅骨缺陷的大鼠体内实验，SF 支架上生成了78.30%的正常骨组织，而PLA 支架上则只有49.31%。尽管凭借蚕丝本身的特性，单纯的SF支架就已具有优于其他材料的性能，但Zheng等[15]进一步研究发现，次氯酸钠（NaClO）化学氧化后的SF 支架（OxSF）的羧基含量达1.09 mM/g SF，水化状态下压缩模量可达211± 75 KPa，是氧化前的10 倍。此外，液态环境下的OxSF支架可自发形成β-折叠，压缩模量可增加到758± 189 KPa。而Kim 等[16]的研究则发现构树（Broussonetia kazinoki，BK）粉状提取物修饰过的SF支架可促进细胞增殖和骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stemcells，BMSCs）的成骨性分化。用于修复大鼠颅骨缺损时，经修饰的SF 支架植入后8周有45%骨量恢复，而未经修饰的SF支架及对照组均只有20%骨量恢复。BK/SF 支架附着于骨缺损面处的组织生长良好，与周围组织相整合，未发生明显炎症反应。同时，qRT-PCR 显示实验组的骨分化相关基因和骨再生基因的表达显著上调。可见，化学修饰后的SF支架可变得更适于骨的修复和重建，并有希望最大程度地恢复骨的特性和功能。另外，Liu等[17]则利用3D蚕丝螺钉进行动物模型的颅骨修补，结果显示此蚕丝修复系统具有持久的颅骨皮瓣修复与骨重建稳定性，并对MRI、X线与Co60-γ射线有良好相容性，在神经外科领域有相当的临床应用潜力。

羟磷灰石（hydroxylapatite，HA）和人体骨组织的无机成分结构类似，可与SF结合形成复合支架获取优于单纯SF 支架的促骨再生潜力。Liu 等[18]利用HA/SF 复合支架修复大鼠颅骨缺损的实验发现，加入HA后的复合支架较单纯SF 支架有更高的骨形成率。Gupta 等[19]将HA 包埋于非桑蚕丝SF 纤维及其溶液中，制成具有仿生作用和骨引导作用的三元素复合支架。予以形态学、孔隙性、次生结构、保水性、生物降解性和机械性能等物化特性检测，发现其具有单纯SF 支架5 倍的压缩模量，高达90%的多孔结构以及更加缓慢的降解率。除加强支架本身的性能，多项研究利用复合支架的负载功能，诱导干细胞分化加速骨再生。Ko 等[20]利用电纺丝SF纳米纤维复合2层HA颗粒制成支架，不仅增强了其机械性能，还能提供骨特异性微环境。体外检测发现此支架有增强脂肪源性干细胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）成骨性分化的能力，而体内实验则证明其可以修复小鼠颅骨缺损，利于矿化骨的形成。Ding 等[21]制备出一种三层融合型SF/HA 支架，具有3D孔状结构的骨层，纵向微管结构的软骨层，以及用于防止骨层与软骨层互相融合的致密中间层。研究发现其不仅具有良好的生物相容性，RT-PCR还显示支架负载的ADSCs 可被诱导分化为软骨细胞和成骨细胞，能促进ADSCs的生长、增殖和浸润，具有体内组织工程的潜能。Li 等[22]的研究发现，与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）形态最为接近的3D孔状结构对骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）-2及多种生长因子的富集和运输更加有效，更有利于骨形成。故Ding等[23]以SF 纳米纤维为主体，水分散性HA 颗粒模拟骨ECM，制成SF/HA复合支架，并负载可控性BMP-2促进骨生成，成功优化了骨再生微环境。其团队还在后续的大鼠体内实验中利用可注射性纳米SF/HA水凝胶修补不规则骨缺损，不仅检测到了新生骨组织和骨缺损的愈合，且发现相比单纯纳米SF纤维水凝胶骨生成有明显增加[24]。

临床上治疗骨缺损时常使用自体或外源性材料进行骨移植修复。由于自体骨移植不仅会对机体造成损伤，且来源有限，还会延长手术时间，增加手术难度和感染风险，近些年来，以骨水泥和金属材料为主的外源性骨修补材料备受关注。然而，多种外源性材料因生物不相容或机械性能差而导致修复效果欠佳。蚕丝具有良好的生物相容性和优越的机械性能，同时较易进行化学修饰并形成复合材料，还可负载细胞诱导骨形成，是构建组织工程骨的优良材料，在骨缺损的治疗中具有广阔的应用前景。

3.2 软骨

人体内的软骨组织由软骨细胞、基质与纤维构成。根据软骨基质成分和结构的不同，可分为透明软骨、纤维软骨和弹性软骨。软骨内无血管，基质富含水分，故软骨缺损后自我修复能力有限。由于人体关节面多由软骨构成，其损伤将导致关节功能障碍而影响人体的随意运动和肢体的稳定性。

蚕丝能用于构建软骨生物支架，使细胞在支架上粘附、生长、增殖和分化，同时分泌软骨基质，促进软骨组织再生。Mandal 等[25]的研究发现，多层式SF 支架可富集细胞，形成外围以成纤维细胞为主、中心以软骨细胞为主的结构，不仅能促进撕裂半月板的自我修复，还可用BMSCs 填充支架，诱导其分化为成软骨细胞系用于软骨组织再生[26]。而Meinel 等[27]直接用蚕丝作为支架，填充以BMSCs 来重建软骨组织，发现蚕丝支架上BMSCs 的代谢增殖活动以及细胞内DNA 含量均明显高于胶原支架对照组。Floren等[28]通过一种无溶剂CO2的加工方法制备出一种可调控的SF水凝胶支架，其不仅保有主要的孔隙结构和β-折叠结构，还具有可调节的刚度。除了BMSCs，此支架同时还载有转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1），用于调控BMSCs向软骨细胞的分化。这种加工不仅保持了支架在体内的生物相容性和难降解性，加强了机械性能，还使所负载BMSCs的成软骨分化具有可控性，进一步优化了蚕丝支架在软骨再生中的作用。

除了在蚕丝支架上负载干细胞诱发软骨组织新生外，不少研究将蚕丝与其他材料融合形成复合支架，利用各类材料性质的差异，取长补短，能提高蚕丝生物材料的多种性能。Bhardwaj等[29]制备出一种SF/几丁质多孔支架，在为期3 周的体外实验中被证明可诱导BMSCs分化为软骨细胞，其中SF网作为支架主体，可促进细胞粘附和增殖，而几丁质用于模拟软骨中的粘多糖（glycosaminoglycans，GAGs），加速软骨修复。实验通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）、共聚焦显微镜、细胞代谢活动观察等方式检测大鼠BMSCs的粘附、增殖和分化，并用3种不同品种蚕丝提取的单纯SF支架作为对照后发现，复合支架中形成的GAGs和胶原沉积都高于单纯SF支架。同时，RTPCR分析发现软骨特异性基质的标记基因提示BMSCs的软骨化增加。由于骨与软骨交界面的湿润性和无定形性会影响蚕丝支架的细胞粘附和基质沉淀形成，故有研究者[30]利用70S生物活性玻璃和SF制成同时具有骨相的硬性抗压缩性和软骨相的连续弹性的双相复合支架作为过渡，并提高支架的生物相容性和机械性能。体外实验结果证明，支架上一定区域内有软骨细胞和成骨细胞的生长和成熟，伴有碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、骨桥蛋白（osteopontin，OPN）、硫化粘多糖（sulfated glycosaminoglycan，sGAG）和胶原分泌的增加。软骨和骨的特异标记基因表达均上升，且非桑蚕丝来源的SF制成的复合支架优于桑蚕丝。

蚕丝SF 水凝胶是一种拥有三维交联网络结构的聚合物，它能够吸收并保有大量水分，形成稳定的β-折叠结构，具有良好的细胞粘附性和生物相容性，亦是软骨再生研究中的一种常见蚕丝加工产物。Yodmuang等[31]将超声波诱导形成的蚕丝SF 水凝胶和SF 纤维结合，制备出一种强机械性能的复合水凝胶，在体内具有良好的生物相容性，能富集细胞并生成与人体结构及功能相仿的软骨组织，促进软骨再生。Singh 等[32]通过理化分析新生软骨细胞的活性、增殖情况和基质沉淀量，证实其制备的琼脂糖/SF 水凝胶在2 周的体外实验中成功地促进了软骨组织的形成。流变性研究发现此复合水凝胶有良好的弹性，生化研究发现sGAG和胶原含量增高，且非桑蚕丝高于桑蚕丝。可见，水凝胶技术处理的蚕丝生物材料与其他类型材料组成的复合材料相较于单纯SF水凝胶，更能促进软骨组织的再生与修复。

相较于骨组织，软骨组织不仅需有支撑和稳定的功能，还需有一定的弹性和韧性；同时由于软骨组织多位于关节处，需要与骨面和韧带等结构相适应，以维持关节的稳固性和活动性，故用于修复软骨组织的人工材料更应注重其机械性能。以蚕丝SF 支架或水凝胶为基础形成的软骨组织在机械性能上与人体软骨相似，具有较大弹性和抗压性，同时相较于胶原蛋白支架，其生物降解率更低，能耐受磨损和消耗，提示蚕丝作为软骨组织修复材料具有相当的优势。

3.3 韧带和肌腱

韧带和肌腱同属于致密结缔组织，不同在于韧带是骨与骨之间的连接部分，而肌腱是骨骼肌附着于骨的部分。两者都有较高的机械强度和组织韧性，对于人体骨关节的运动、承重和稳定至关重要。由于杠杆作用和应力集中，肌肉的收缩、关节的活动及各种创伤都易造成韧带和肌腱的损伤，引起异常运动和关节不稳[33]。

蚕丝脱胶后可被制成海绵状SF支架，其疏松多孔的结构有利于营养传输、细胞浸润和组织再生，并可形成与人体韧带ECM 类似的结构，其机械性能和生物学特性提示可被用于人工韧带的制备[34-36]。Altman 等[37]利用蚕丝研制人工韧带，将SF单纤维丝组成束状物直接用于制备前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL），结果证明可产生与天然ACL 相当的机械强度。此外，经SEM、DNA 定量及胶原含量等检测，此人工韧带能支持BMSCs的生长、分化及迁移，具有较好的粘附性和增殖性，并具有天然ACL中胶原蛋白Ⅰ、胶原蛋白Ⅲ及肌腱蛋白的特征。Fan 等[36]在兔体内植入载有BMSCs的SF支架进行ACL重建，发现相比组织学阴性的非细胞支架，实验组产生了更多基质成分。其进一步选用较大型动物模型和更长生长周期进行实验后发现，支架处产生了大量与原组织细胞形态相似的成纤维细胞，并能达到人体ACL 承重性能的52%。Shi 等[38]在SF支架中加入低结晶度HA形成SF/HA复合支架用于修复ACL，不但增加了韧带与骨的整合，减少了韧带重建后的炎症反应、硬化、骨细胞水肿和腱鞘囊肿等并发症，还提高了组织细胞的再生速率，在体外实验和动物模型中均较单纯SF 支架性质更为优良。除用于ACL 外，Chen 等[39]利用复合胶原基质的蚕丝SF 支架进行内侧副韧带（medial collateral ligament，MCL）的修复，证明其对MCL 组织再生亦有效。韧带与骨的交界面是由韧带末端、纤维软骨和骨面形成的复合结构。此交界面作为韧带在骨上的起止点，其生物学性能对于韧带与骨的融合、相对运动和机械稳定性至关重要。He 等[40]研制出一种三系（成骨细胞-BMSCs-成纤维细胞）共培养系统作用于杂交SF 支架，形成纤维软骨系新生细胞用于修复和重建受损的纤维软骨。此系统构建了骨-韧带-骨的连接模式，使人工韧带与骨能更好地整合，获得了与天然韧带相近的生物学性能，并减少了宿主移植物排斥反应。

有关蚕丝力学特性的研究发现，其强度、刚度与弹性模量均与人体肌腱接近，并具有良好的生物相容性、骨结合性和骨附着性，可作为制作人工肌腱的生物材料。Fang 等[41]用蚕丝SF 制作肌腱支架，利用大鼠的肌腱细胞及新西兰白鼠动物模型分别进行体外和体内研究，结果均表明此支架不仅能促进肌腱细胞的粘附和增殖，还能在体内移植16 周后诱导新生肌腱形成，且其内部新生胶原束具有均一性和同向性。Zheng 等[42]制备出一种新型3D大孔径SF支架，通过诱导与天然肌腱类似的整齐排列的超细胞结构，来促进肩袖肌腱的再生，增加了肌腱本身和周围组织的细胞浸润以及干细胞的成肌腱分化。Chen 等[43]则通过加入胶原，制成SF/胶原复合支架，并负载人类胚胎干细胞（human embryonic stem cells，hESC）和BMSCs，在体内与体外研究中均能分化成肌腱细胞系用于制备人工肌腱。

作为肌骨系统重要的连接结构，韧带和肌腱需承受持续而多变的拉伸载荷，故两者与骨面及周围组织的整合情况对于运动功能非常重要。临床上多用自体、异体或人工材料进行韧带和肌腱的重建。其中，人工韧带和人工肌腱因可避免供区病损、机体排异等自体腱和异体腱移植的缺点而受到广泛关注。但人工材料与人体自身组织的整合一直欠佳。综上，蚕丝SF支架能大量负载干细胞，诱导组织细胞增殖、分化和迁移，并能进一步促进韧带和肌腱与周围组织的整合，具有优良的机械性能和难降解性，对于临床人工材料修复韧带和肌腱具有重大意义。

3.4 骨骼肌

人体内共有600多块骨骼肌，又称横纹肌，其收缩是人肢体运动及部分内脏运动的主要动力来源。骨骼肌的损伤和疾病会导致整个肌骨系统的破坏，又因骨骼肌细胞为不可再生细胞，故寻找合适的修复材料十分重要。

Chaturvedi 等[44]用SF 支架负载人骨骼肌成肌细胞（human skeletal muscle myoblasts，HSMMs），发现大量HSMMs在支架上粘附、扩散、分泌ECM并形成肌管，肌管的性状随支架蚕丝品种的不同而各异。由于再生肌管的长度、排列与成熟度决定了人造骨骼肌是否能获得与天然骨骼肌组织相近的性能，故可通过改变SF支架的参数，如弹性模量等，来调节优化再生组织。但Hu等[45]的研究却认为，蚕丝弹性蛋白原由于具有较SF更少的β-折叠，硬度较低而弹性较高，更适合作为制备人工骨骼肌的生物材料。其实验结果证明蚕丝生物材料中弹性蛋白原的含量比例能影响支架的弹性和粗糙程度，从而间接调节C2C12 成肌细胞和BMSCs 的增殖和分化，形成不同类型的组织。与肌骨系统的其他结构相似，蚕丝复合材料在骨骼肌的再生中也十分重要。由于肌组织具有电活性这一区别于前述肌骨系统组织的特性，其相应蚕丝生物材料的制备中也考虑了电传导性等因素。Zhang 等[46]发现具有电活性的SF 与聚苯胺磺酸[poly aniline-co-N-（4-sulfophenyl）aniline，PASA]形成的SF/PASA 复合支架可提供适于细胞生长的微环境，促进C2C12成肌细胞的分化，具有增加骨骼肌再生的潜力。Manchineella等[47]利用具有电活性和抗氧化的SF/黑素复合电纺丝支架促进成肌细胞组合，最终分化成统一排列的高纵横比肌管。

尽管蚕丝用于修复骨骼肌的相关研究较少，但已有的研究证明，SF支架的形貌、性状和电传导性对于骨骼肌形成有重要意义，蚕丝具有成为骨骼肌组织工程中电活性载体的临床应用潜力。

4 展望

蚕丝是一种资源丰富、性能优良的生物材料，凭借其良好的生物相容性、可控的降解性和优良的机械性能。在脱胶处理保证生物相容性的情况下，蚕丝的机械特性足以提供骨的强度、软骨的韧性和刚度，以及韧带的拉伸强度；加上复合羟磷灰石等多种材料后，制备成支架、水凝胶等形式，进一步负载细胞促进组织再生，优化材料性能，在人体肌骨系统研究领域具有广阔的应用前景。尽管取得了不少技术突破，但距离蚕丝生物材料真正应用于临床尚存在诸多问题，如SF在体内降解速率和组织诱导性的精确调控，新形成的肌骨系统组织的后期退化可能，机械性能与原组织不契合，制作流程复杂，存在并发症等。由此可提出以下优化方向：首先，由于蚕丝的种类对其在体内的降解、细胞富集和组织诱导均有影响[48]，可尝试采用柞蚕丝[49]等原材料进行加工处理；其次，可根据不同组织的力学特性，选择相应的制备工艺，提升复合材料的机械性能，如在软骨和韧带两个有较大突破的领域，制备支架或水凝胶以负载干细胞，促进软骨和韧带的自体化及骨整合；第三，提高蚕丝脱胶后SF的纯度，可帮助减少并发症。此外，蚕丝支架负载的细胞和生物因子种类、蚕丝制备流程等因素都可根据研究结果进行调整。后续研究可于上述方向进一步探索，改善蚕丝生物材料的结构和功能，使其对机体组织的重建更具针对性，尽早实现在肌骨系统的临床应用。