软组织缺损，尤其是疝疾病，已成为日益严重的全球健康负担，其复发率超过40%。目前的主流治疗方法主要依赖人工合成补片和细胞外基质（extracellular matrix, ECM）补片，但这些材料常伴随着术后粘连和疝复发等问题。 为满足临床对于兼具优异生物相容性、持久修复能力以及低术后并发症风险的新型补片的迫切需求，良渚实验室欧阳宏伟教授团队聚焦于丝素蛋白（silk fibroin, SF）生物材料，同步对其结构特性和生物学功能进行了工程化设计。这种双重策略不仅能够提供持久的机械支撑，还可主动调控免疫-修复耦合(immune-repair coupling)过程，促进大面积软组织缺损的结构和功能重建，最终降低术后粘连及疝复发的发生率。
2026年7月，良渚实验室/浙江大学基础医学院欧阳宏伟教授团队（科研楼3C区域）在Cell Biomaterials发表了题为“Silk fibroin biomaterial orchestrates soft tissue repair via mitochondrial trafficking in animals and humans”的研究论文。 本研究结果显示，得益于先进的经编（warp-knitted）结构设计，SF补片在兔和猪模型中表现出优于临床标准材料的修复效果，可促进更优异的胶原重塑、新生血管形成以及力学支撑，同时未出现组织粘连和疝复发。 在纳入141例患者的随机对照多中心临床试验中，SF补片在3年的随访期间实现了与合成补片相当的疝复发率，同时降低了血清肿（seroma）的发生率及术后疼痛。 机制研究表明，SF降解产生的片段可被巨噬细胞摄取，并通过甘氨酸分解代谢增强线粒体代谢活性；进一步地，巨噬细胞通过SPP1–integrin αvβ5介导的隧道纳米管（tunneling nanotubes, TNTs）和线粒体转运，促进促修复型肌成纤维细胞的活化。 本研究建立了一种具有临床转化前景的软组织修复新策略，并通过调控线粒体转运揭示了一种此前未被认识的、生物材料驱动的组织再生机制。 文章亮点 1. 一种兼具优异力学性能和可生物吸收性的丝素蛋白补片实现了持久的软组织修复。 2. 丝素蛋白补片在兔和猪软组织缺损模型中实现有效功能修复。 3. 丝素蛋白补片的临床安全性和有效性在一项3年随访的多中心随机对照试验中得到验证。 4. 丝素蛋白通过巨噬细胞介导的线粒体转运促进组织修复。 一种兼具优异力学性能和可生物吸收性的丝素蛋白补片 为满足腹壁缺损修复对高力学性能补片的需求，本研究利用家蚕丝制备丝素蛋白（SF）纤维，并通过经编技术构建了四种不同结构的SF补片（P1–P4）。结果表明，不同编织结构显著影响材料的物理和力学性能。随着编织密度增加，补片厚度和密度逐渐升高，而孔径则呈现明显差异。力学测试显示，P2和P3补片在横向和纵向的断裂强度均超过16 N，满足腹壁修复的力学需求。其中，P2补片表现出最高的单位重量力学强度，在保持轻量化特性的同时具备优异的机械性能。扫描电镜进一步显示，P2补片由多股纤维交织形成稳定的网络结构，具有良好的仿生特征，因此被筛选作为后续腹壁修复研究的最佳候选材料。 图1 SF补片的制备和结构表征 丝素蛋白补片在兔和猪模型中有效实现软组织缺损的功能修复 在兔腹壁缺损模型中，我们将SF补片与临床使用的ECM补片进行比较。结果显示，ECM补片降解较快，新生血管和新组织形成有限，4个月后出现明显疝复发，因此终止后续观察。相比之下，SF补片能够持续促进新生组织和血管长入，缺损区域逐渐重塑形成成熟的筋膜样组织，在12个月随访期间始终未见疝复发或术后粘连。此外，SF组修复组织的爆破强度始终高于腹壁支撑所需阈值，并随组织重塑持续增加，显著优于ECM组，表明SF补片能够提供长期稳定的机械支持和优异的组织修复效果。 图2 SF生物材料在兔模型中促进了更优异的软组织修复 在兔模型结果基础上，我们进一步在猪腹壁缺损模型中验证SF补片的修复效果，并以临床广泛应用的PP/PGCL-25补片作为对照。结果显示，SF组表现出更优异的组织重塑能力，包括更有序的胶原排列、更厚的新生组织及更丰富的新生血管形成。随着SF逐渐降解，缺损区域被成熟的新生组织完全重建，而PP/PGCL-25组仍残留不可降解材料，并伴有胶原排列紊乱和脂肪浸润。定量分析进一步证实，SF组在胶原沉积、组织成熟和血管化方面均显著优于对照组。 图3 SF生物材料在猪软组织缺损模型中表现出优异的修复效果 丝素蛋白补片的临床安全性和有效性在一项3年随访的多中心随机对照试验中得到验证 受SF生物材料在小动物和大动物模型中优异修复效果的启发，我们进一步开展了随机、单盲、阳性平行对照、多中心临床试验，以评估SF补片治疗腹股沟疝的安全性和有效性。共纳入141例患者，分别接受PP/PGCL-25补片或SF补片治疗。结果显示，两组在疝复发率及总体术后并发症发生率方面无显著差异。值得注意的是，SF组表现出较低的血清肿发生率和术后疼痛评分。该临床研究首次证实了SF补片在腹股沟疝修复中的良好安全性和临床疗效。 图4 SF生物材料在腹股沟疝修复中表现出良好的临床安全性和有效性 丝素蛋白通过巨噬细胞介导的线粒体转运促进组织修复 最后，结合单细胞转录组测序（scRNA-seq）和体外细胞实验结果，验证了动物实验的发现，证明了SF生物材料能够主动调控免疫-修复过程，从而促进软组织修复。具体而言，SF通过甘氨酸的内吞和分解代谢增强巨噬细胞的线粒体能量代谢，并通过SPP1–integrin αvβ5介导的隧道纳米管（TNTs）促进线粒体从巨噬细胞向肌成纤维细胞转运。该线粒体转运进一步增强了肌成纤维细胞的线粒体能量代谢，提高其蛋白质合成能力，最终促进软组织的再生与修复。 图5 SF生物材料通过巨噬细胞向肌成纤维细胞的线粒体转运促进软组织修复的机制示意图 浙江大学基础医学院博士彭志、博士后李丽颖、博士生张鸿为共同一作，良渚实验室/浙江大学基础医学院欧阳宏伟教授、东南大学医学院张薇教授为共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划(2023YFE0206700)、国家自然科学基金(T2121004)等项目支持。 欧阳宏伟教授带领团队攻克了从蚕茧原料到高纯度可速溶医用丝素蛋白的吨级量产技术难关，研制系列三类植入型蚕丝医疗器械产品，推动医用蚕丝材料成为制造医疗器械的新平台型材料；作为牵头人于2024年发布首个医用蚕丝材料国家医药行业标准《组织工程医疗器械 丝素蛋白》，同时牵头制定的丝素蛋白医用材料国际标准也于2026年正式立项，为中国医用蚕丝走向世界奠定基石。
