基于蛋白質的生物材料具有生物活性，但它們要么來源有限，要么需要復雜的提取和純化程序，這使其成本高昂或難以獲得。
那有沒有簡單易得的蛋白質材料呢？
有！我們每天吃的雞蛋就是了！
雞蛋里的蛋清是一種低成本（超市幾塊錢一斤）且易于獲得的蛋白質基材料，可以以其原始形式直接用于不同的應用。
蛋清作為天然生物材料卻一直被忽略。蛋清的歷史可以追溯到遠古時代（公元前1000年），當時埃及，羅馬和波斯醫師曾使用蛋清治療多種疾病。根據今天從古代手稿中可獲得的信息，蛋清已被用作膏藥，巴布膏劑或軟膏，用于傷口愈合，特別是燒傷敷料和癌癥治療。單獨的蛋清或與蜂蜜、白菜或草藥混合的蛋清作為處方用于舒緩發炎的眼睛并用于扭傷和腫脹，和覆蓋骨折的四肢。
最近，蛋清的生物學應用方面有越來越多的報道，包括抗菌，促進愈合，抗高血壓，抗炎和刺激細胞生長。鑒于其越來越多地參與生物醫學科學的新領域，仍然需要對蛋清的結構、生物學特性和生物醫學應用進行詳細的綜述。
鑒于此，瑞士巴塞爾大學Arnaud Scherberich等人綜述鞏固并討論了蛋清基材料的一般特性，不同的形態和當前的應用，以及它們在生物醫學科學和工程領域的進一步發展的未來前景。
咱們先來認識下雞蛋：
如圖1所示，它由蛋殼，蛋殼膜，蛋黃和蛋白組成。其中，蛋殼為鈣和磷酸鹽組成，具有17,000個小孔供空氣滲透。蛋殼膜為纖維結構，模仿人體組織中ECM，可保護蛋內容物免受細菌侵害。蛋黃是維生素和營養素的重要來源，同時也是免疫球蛋白（IgY）的貯藏庫，可預防和治療傳染性疾病。蛋清又稱“蛋白”，主要是水（～85%）、蛋白質（～10%）和碳水化合物（～5%）的混合物，起到第二個保護層的作用，防止細菌滲透到蛋黃中。
圖1. 雞蛋組成
蛋清的多功能功能使其成為食品工業和生物醫學應用的理想材料。影響蛋白功能的蛋清蛋白的乳化活性和乳化穩定性取決于pH值、蛋白濃度和鹽的存在。卵清蛋白（蛋清的主要蛋白）的表面疏水性在pH=3時最大。因此，將蛋清溶液的pH降低至3可以最大化其乳化活性，而不會改變蛋白質的二級結構和球狀構象。通過利用pH 3的蛋清蛋白鏈之間的疏水-疏水相互作用，可以制備水凝膠并將其用作組織工程及其他應用的生物活性材料。
下圖表為蛋白蛋白的具體成分和結構特性。分主要蛋白和次要蛋白。主要蛋白有：卵清蛋白、伴清蛋白、卵粘液、卵粘蛋白、溶菌酶。
雞蛋主要成分表
蛋清的生物學特性
蛋清中含有豐富的生物活性成分，具有獨特的生物活性，在生物醫學、醫藥、保健、化妝品、飼料等領域有著廣泛的應用前景。蛋清的一些生物活性包括抗菌、細胞附著和生長以及生長因子結合特性。
蛋清蛋白通過不同的機制（例如細菌細胞裂解，金屬結合或維生素結合）發揮抗菌作用。蛋清蛋白還介導細胞粘附和生長，并增強其與生物材料建立相互作用的能力，而且這種粘附促進功能是細胞類型特異性的。與其他傳統海綿相比，蛋清海綿由于其蛋白質成分為生物活性分子提供了錨定位點，因此在體外顯示出增加的細胞黏附和增殖，并在體內增強了血管生成。如圖所示。
圖2. 促進血管生成
作為天然ECM，蛋清能夠吸附可溶性生長因子，這一特性不僅可以增加其局部濃度，而且可以調節其擴散，微調其濃度梯度，定位其形態發生活性，增強其生物學活性并保護它們酶促降解。血管內皮生長因子（VEGF）在組織工程支架的臨床應用中非常重要，實驗結果證實蛋清在其結構內吸附大量VEGF并改善組織工程應用中的血管生成的優越能力。
圖3. 多孔支架
蛋清基材料的形態多樣性
由于容易供應和容易加工，蛋清可以產生廣泛的生物材料。如基于其起泡能力、乳化活性和加熱后形成凝膠，可以形成多孔支架，水凝膠，薄膜，纖維，粒子和納米凝膠。各自的優缺點如下表所示。
表|各材料形態和優缺點
蛋清基生物材料的生物醫學應用
蛋清具有多種形態，可作為一種極具吸引力的材料出現，易于操作，可用于人類生活的多個領域。由于其生物活性、可利用性和易操作性，蛋清蛋白已被廣泛應用于生物醫學的各個領域，包括細胞培養、傷口愈合、組織工程、三維細胞培養模型、藥劑學、營養和食品技術以及生物傳感。
圖5.多種應用
總結與展望：
蛋清作為多種生物醫學應用的生物材料已顯示出巨大的實用性和潛力，特別是在傷口愈合，組織工程，體外細胞培養，藥物輸送，營養，生物傳感器和生物塑料技術領域。
盡管已知其天然形式的蛋清會在某些人中誘發過敏反應，但在動物體內植入蛋清生物材料后，尚無不良免疫反應的報道。也就是說，為了正確地將這些材料轉化為臨床應用，仍需要進一步的研究來了解動物體內潛在的復雜免疫反應。蛋清生物材料顯示出有效的植入，血管形成和靶向藥物遞送，這對于臨床轉化至關重要。而且，它們是通過簡便，廉價的方法制造的，并且可用于多種應用，例如可穿戴設備和生物傳感器。
如何研究？
1）一種方法是一次一次地研究單個蛋清蛋白，以潛在地靶向那些可能導致不良行為的蛋白。
2）另一種是設計多學科方法，將化學，物理，生物學和制造領域結合在一起，并采用從頭設計技術來應對上述挑戰。
最后，使用先進的離體或體內模型可以概括人類反應的廣泛臨床前實驗將完成對臨床可轉化性的評估。鑒于該領域的最新進展以及對蛋清生物材料的日益關注，預計在未來十年中將會有更多的轉化發展。
參考文獻：
SasanJalili-Firoozinezhad, et al., Chicken egg white: Hatching of a new oldbiomaterial. Materials Today 2020.
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.05.022
