高性能蛋白质纤维因其优异的生物相容性与可控降解特性，被广泛认为是人工肌腱、可吸收缝合线、智能生物贴片等高端医疗器件的理想候选材料。然而，当前研究仍主要聚焦于丝类蛋白（如蜘蛛丝、蚕丝），这些蛋白凭借独特的β-折叠纳米晶区与无定形区交替结构，实现了卓越的强韧性组合。相比之下，非丝类蛋白（如角蛋白、血清蛋白）虽具有丰富的来源和低廉的成本，却因固有结构缺陷而面临严峻挑战：（1）分子构象僵化——以羊毛角蛋白为例，其高密度α-螺旋结构与胱氨酸交联网络共同构建了刚性骨架，使再生角蛋白纤维往往表现出高强度但低韧性的特性，易发生脆性断裂；（2）组装可控性差——非丝蛋白（如白蛋白）缺乏固有的成纤结构，通常需要借助戊二醛等化学交联剂进行强行“焊接”，这一过程不仅降低了生物相容性，还可能延缓材料的生物降解速率，限制了其在生物医学领域的应用。

为了突破这一瓶颈，计剑教授团队提出了“分子链缠结协同动态交联”策略，以角蛋白和白蛋白为原料，利用高浓度尿素/二硫苏糖醇（DTT）体系展开和膨胀蛋白分子，从而促进蛋白质链的缠结交织。依托变性后蛋白质二级结构的互补作用，低成本的再生角蛋白和牛血清白蛋白（BSA）经过纺丝工艺制成坚固耐用的复合纤维，依靠蛋白质固有的半胱氨酸氧化交联，无需添加任何外部交联剂。通过合理调控角蛋白与白蛋白的比例，实现了α-螺旋与β-折叠结构的平衡，从而制得的复合纤维展现出高达250 MPa的强度和70 MJ/m³的韧性，不仅超越了多数报道的再生角蛋白纤维，也可与许多天然或人造丝纤维相媲美。此外，复合纤维还表现出出色的氧化还原响应力学特性和水合诱导的可逆形状记忆，同时凭借优异的生物吸收性和免疫相容性，在伤口修复缝合中展现了极佳的应用潜力。

图1 蛋白质链缠结策略制备角蛋白/BSA复合纤维示意图

图2 基于蛋白质解折叠-重折叠调控复合纤维力学性能

图3 拉伸强化作用提升蛋白复合纤维力学性能

图4 基于二硫键网络的力学动态可恢复性

图5 复合纤维的湿度响应动态特性

图6 复合纤维束在外科缝合线中的应用

相关研究成果以“Chain entanglement enhanced strong and tough wool keratin/albumin fibers for bioabsorbable and immunocompatible surgical sutures”为题发表在《Nature Communication》上。该成果为开发力学均衡、生物活性可调的再生蛋白纤维提供了新范式，未来在人工肌腱、智能生物电子及可降解植入器件等领域拥有广阔应用前景。

论文信息：

He, H., Zhou, X., Lai, Y. et al. Chain entanglement enhanced strong and tough wool keratin/albumin fibers for bioabsorbable and immunocompatible surgical sutures.Nat Commun 16, 3004 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58171-0

（来源：高分子科学前沿）