天然微纳米纤维微球是一类重要的新型载体材料,在生物检测、高效过滤和细胞扩增等领域具有巨大的优势和应用潜力。蚕丝蛋白质材料因其优异的力学性能、生物相容性和生物可降解性,已被研究用于组织工程、生物医药和环境过滤等领域。然而,天然蚕丝纳米纤维微球的制备还存在流程复杂、有毒试剂和生物降解性差等问题。因此,构建一种兼具有优异生物相容性、机械性能和生物可降解性的丝蛋白纳米纤维微球,对于组织工程和新型载体材料的研制具有重要意义和实用价值。本课题旨在建立一种天然纳米纤维微球的制备新方法,并考察微球在生物检测、生物净化和细胞培养等领域的应用潜力。首先,通过对溶胀-机械联合作用,宏量制备了天然丝素纳米纤维（SNF）。利用密度梯度沉淀法和过滤法对微纳米纤维进行了分级分离,SNF的直径可在200～400nm内调控,其不仅具有超高的长径比还具有稳定的二级结构,结晶结构以Silk II为主。为进一步获得尺寸稳定且均一的SNF微球,以透明质酸（HA）作为粘结剂,提高微球的水稳定性及生物活性。结果表明,微球的球形均一并具有稳定的纳米网络结构、超高的孔隙率和比表面积（＞260.23 m~2/g）。交联后微球在缓冲液中浸泡30天,仍保持着良好的水不溶性和尺寸稳定性。其次,采用表面接枝交联技术在SNF微球表面修饰了特异性多肽,用于蛋白酶含量的检测。研究结果表明,SNF微球作为蛋白酶检测探针,其超高的比表面积增加了特异性多肽的装载量,大幅增强了检测灵敏度,检测限低至11.4 p M,明显优于已知同类探针的灵敏度,提供了一种简单、快速、灵敏的蛋白酶含量检测新手段。再次,通过将SNF、碳纳米管（CNT）与赖氨酸（Lys）共混,制备了SNF/CNT/Lys杂化微球,用于去除血液灌流中的胆红素。研究结果表明,较低的CNT掺杂量即可实现对胆红素较高的吸附量（130.1 mg/g）。通过在SNF/CNT微球表面引入Lys,在提高胆红素吸附量的同时,还可降低微球的细胞毒性。交联Lys后的SNF/Lys微球（101.1 mg/g）和SNF/CNT/Lys微球（148.2 mg/g）对胆红素的吸附能力显著提高。SNF/CNT/Lys微球表现出了良好的吸附性能和血液相容性,有望作为肝病治疗中胆红素的高效吸附剂。最后,通过在SNF微球上体外培养骨髓间充质干细胞（BMSCs）,并诱导其向成骨细胞分化,考察微球作为细胞生长载体的应用潜力。研究结果表明,和3D支架相比,SNF微球独特的网状互联结构和超高的比表面积,更有利于营养物质的供给和代谢废物的转运,为细胞的增殖、分化和迁移提供了良好的微环境。基因分析结果表明SNF微球可诱导BMSCs向成骨细胞分化,并可高表达成骨细胞的特异性蛋白。综上,本研究建立了一种高效短流程的天然蚕丝纳米纤维微球的制备新方法,该微球所具有的优异物理化学和生物学性能,为蚕丝材料在生物检测、细胞载体和医疗装置领域的应用提供了理论基础。