胶原在皮肤组织工程中的应用
生物材料在组织工程中的应用探究
生物材料在组织工程中的应用探究生物材料在组织工程中起着至关重要的作用。
它们被广泛应用于各个领域，包括医学、生物工程、药物传递和再生医学。
生物材料可以模仿自然组织的结构和功能，为细胞提供支持和生长环境，促进组织的再生和修复。
本文将探究生物材料在组织工程中的应用。
一、生物材料的分类生物材料根据来源和性质的不同可以分成多种类型。
常见的生物材料包括天然生物材料和合成生物材料。
天然生物材料如胶原蛋白、蛋黄素和骨骼组织等，具有较好的生物相容性和生物活性，广泛用于细胞培养和组织再生。
合成生物材料则可根据需要进行设计和改良，以满足特定的应用需求。
二、生物材料在骨组织工程中的应用骨组织的再生和修复一直是研究的热点。
生物材料在骨组织工程中扮演着重要的角色。
例如，可利用生物陶瓷材料如羟基磷灰石和β-三钙磷酸钙来制备骨修复和再生的人工骨骼。
这些材料具有良好的生物相容性和生物活性，可以被骨细胞附着和生长，并逐渐被新生骨组织替代。
此外，生物陶瓷材料还可以通过调控其成分和物性，实现骨组织的力学复合和生物功能复合。
三、生物材料在软组织工程中的应用生物材料在软组织工程中也有广阔的应用前景。
例如，生物纤维膜可以用于构建人工血管和心脏瓣膜，以解决心血管疾病的治疗需求。
生物纤维膜可以提供支撑和导向细胞再生的支架结构，促进新生血管和心脏组织的形成。
此外，生物软骨材料也可用于修复软骨组织损伤，如关节软骨损伤。
这些材料具有类似于自然软骨的力学性能和组织结构，可以为软骨细胞提供生长环境和支持。
四、生物材料在皮肤组织工程中的应用皮肤组织工程是另一个生物材料应用的重要领域。
生物材料如生物纤维膜和胶原蛋白海绵可以用于治疗烧伤和创伤等皮肤缺损。
它们能够提供细胞附着和生长的支撑，并促进新生皮肤的再生和修复。
此外，生物材料还可以通过结合药物递送系统，实现药物的控释和局部治疗，加速皮肤损伤的康复过程。
综上所述，生物材料在组织工程中具有广泛的应用前景。
通过选择合适的生物材料和结构设计，可以实现对各种组织的再生和修复。
组织工程皮肤研究的临床应用:表皮与支架材料及其他
组织工程皮肤研究的临床应用：表皮与支架材料及其他《中国组织工程研究与临床康复》杂志社学术部【摘要】@@ 0 引言rn皮肤是人体最大的器官组织,是机体与外界环境接触的屏障,具有保护、分泌、代谢和感觉等重要的功能.当外界损伤或疾病等因素造成皮肤缺损时,可使屏障功能丧失,引起感染、水电解质失衡、免疫低下以及多脏器功能衰竭.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2010(014)002【总页数】3页(P306-308)【作者】《中国组织工程研究与临床康复》杂志社学术部【作者单位】《中国组织工程研究与临床康复》杂志社学术部,辽宁省沈阳市,110004【正文语种】中文文章导语：○ 组织工程学是生物工程领域的新兴学科，是目前医学界的研究热点。
○ 利用组织工程的原理构建皮肤替代物，用于皮肤移植可以有效解决临床上皮肤缺损修复和供皮不足的难题。
组织工程皮肤是最早应用于临床的组织工程产品，先后为自体表皮研究、异体表皮研究、复合皮肤替代物研究等，目前可用作皮肤替代物的产品有Epicel、Integra、AlloDerm、Biobrane等，但均有不同缺陷而未得到普遍应用。
○ 随着技术发展的开发，研制出与正常皮肤结构和功能相近的组织工程皮肤，为烧伤科和整形美容科提供理想的皮肤替代物将成为可能。
皮肤是人体最大的器官组织，是机体与外界环境接触的屏障，具有保护、分泌、代谢和感觉等重要的功能。
当外界损伤或疾病等因素造成皮肤缺损时，可使屏障功能丧失，引起感染、水电解质失衡、免疫低下以及多脏器功能衰竭。
组织工程皮肤是由细胞或细胞外基质或由两者共同结合组成的皮肤产品，是应用生命科学和工程学的原理与技术将种子细胞与适当的支架材料相结合构建出的用于修复、维护和改善损伤皮肤组织功能和形态的生物替代物。
自体表皮替代物成为利用种子细胞进行体外扩建技术的第一个应用于实验和临床的产品。
1981年，O’Connor等首次在体外培养出适于人自体表皮替代物的细胞片并应用于2例烧伤的肉芽创面上，培养的皮片附着良好，临床应用效果肯定。
胶原化学改性及应用进展
doi:10.19677/j.issn.1004-7964.2023.05.007胶原化学改性及应用进展白忠薛1,3，王学川1,2,3*，李彤2,3，李佳俊1,3，冯宇宇1,3，黄梦晨1，岳欧阳1,3，刘新华1,2,3*（1.陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心，陕西西安710021；2.陕西科技大学化学与化工学院，陕西西安710021；3.陕西科技大学生物质与功能材料研究所，陕西西安710021）摘要：胶原是动物组织中含量最高和分布最广的一类蛋白质，按发现顺序分为I型胶原、II型胶原、III型胶原等，其中最常见的为I型胶原。
胶原具有良好的生物相容性、可降解性、低抗原性以及物理机械性能等，近年来被广泛应用于食品、生物材料、畜牧业、医美等多个领域。
文章介绍了不同改性剂对胶原化学改性的特点，包括戊二醛、壳聚糖、京尼平、碳化二亚胺以及聚乙二醇等。
同时，归纳了胶原在医疗美容、食品、柔性电子材料等领域的应用研究进展。
最后，对胶原未来的推广应用进行了展望。
关键词:胶原；化学改性；医药；食品；柔性电子材料中图分类号:S879.9；TQ932文献标志码:AChemical Modification and Application Advances of Collagen(1.College of Bioresources Chemical and Materials Engineering,National Demonstration Center for Experimental LightChemistry Engineering Education,Shaanxi University of Science&Technology,Xi’an,Shaanxi710021,China;2.College of Chemistry and Chemical Engineering,Shaanxi University of Science&Technology,Xi’an,Shaanxi710021,China;3.Institute of Biomass&Functional Materials,Shaanxi University of Science&Technology,Xi’an,Shaanxi710021,China) Abstract:As one of the most abundant and widely distributed functional proteins in animal tissues and organs,collagen can be classified into types I,II,and III in the order of discovery,with type I collagen being the most common one.Collagen possesses good biocompatibility and degradability as well as low antigenicity,physical and mechanical properties,and hasbeen widely used in recent years in many fields,such as food,biomaterials,animal husbandry,and medical aesthetics.In this paper,the chemical characteristics of modified collagen by different agents were introduced,including glutaraldehyde, chitosan,genipin,carbodiimide,and polyethylene glycol.Meanwhile,the application advances of collagen in the fields of medicine,cosmetics,food,and flexible electronic materials were summarized.Finally,the future promotion and application of collagen was prospected.Key words:collagen;chemical modification;medicine;food;flexible electronic materials收稿日期：2022-12-08基金项目：国家自然科学基金（2207081675、22278257）；中国博士后科学基金（2021M692000）；陕西省重点研发计划（2022GY-272）；陕西省高校科协青年人才支持计划项目（20200424）；教育厅产学研结合创新资助-2018年“蓝火计划（惠州）”（CXZJHZ201801）第一作者简介：白忠薛（1995-），男，博士研究生，主要研究方向为生物质基多功能柔性传感材料。
组织工程人造皮肤
组织工程人造皮肤1 组织工程人造皮肤重要性皮肤是人体的重要器官之一，在60天内可完全更新一次。
皮肤不仅能使人不受到污物或细菌的侵袭，也能保持人体内的水分不致逃逸。
当大面积的皮肤受到严重的烧伤或损害，医生必须立即输入液体并保护伤口，如果仅是皮肤的浅层受损，新皮肤会再生。
如果病人受到了严重的烧伤，皮肤就不能靠自己修复。
长期以来，人们对严重的皮肤缺损创面，只能靠切取自体正常部位的皮肤移植修复，尽管能治愈创面，但在取皮部位却留下了新的创伤，常常导致疤痕增生，甚至因取皮过深，供皮区难以自愈，形成水疱，反复溃疡，导致“好了旧伤又添新疤”。
据介绍，遇到大面积严重烧伤的病人，如果其正常皮肤所剩无几，缺乏自体皮源及时封闭创面，常常引起创面及全身严重的感染等一系列并发症，有可能危机生命。
因此，国际医学界一直试图在体外制造一种皮肤代用品，用来更换人体损坏的皮肤组织。
过去，能让重度烧伤病人活下来的，在100人中只有22人；用了人造皮肤后，增加到64人。
负面作用是，人造皮肤固然挽救了生命，但也带来感染，有时人体还会对它作出不良反应：结成很硬的疤。
今天，人造皮肤用于皮肤移植的第一期治疗。
人造皮肤保护伤口免受感染，并促进结缔组织的生长。
人体的免疫系统会逐渐分解多聚物，一旦病人自己的表层皮肤被植上以后，伤口会很快愈合。
2 组织工程人造皮肤研究历史临床上对组织器官的大量需求,促进了组织工程研究及其产业的快速发展。
美国、欧洲、日本、新加坡和韩国,是世界上组织工程研究最为发达的国家和地区。
美国在组织工程领域处于世界领先地位,早在1988年就以基金的形式资助了组织工程的系列研究课题。
2001年美国成立了组织工程学会，并逐渐形成全球性的学术组织。
据统计，1995年－2002年，组织工程领域累计投入45亿美元，产业的综合规模年扩增率为11%。
到2002年底，16个国家从事组织工程产业的公司有89 家、人数达2611人。
组织工程生产分为4类：细胞类（如干细胞/治疗性克隆、微囊化细胞治疗）；代谢类（如生物人工肝、生物人工肾、生物人工胰腺）；结构类（如皮肤、心血管病、骨骼肌）；其他类型。
胶原凝胶培养法
胶原凝胶培养法胶原凝胶培养法是一种常用的细胞培养方法，用于模拟体内细胞生长环境。
这种方法利用胶原蛋白的特性，可以为细胞提供一种自然的三维环境，并且具有良好的组织相容性和生物相容性。
胶原凝胶培养法已广泛应用于生物医学研究、组织工程、药物筛选和细胞移植等领域。
一、胶原蛋白的特性与来源胶原蛋白是一种主要存在于动物体内的结构蛋白，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
它主要存在于皮肤、骨骼和血管等组织中，可通过动物组织提取或基因工程方法获得。
胶原蛋白的主要成分是氨基酸肽链，其中含有脯氨酸、羟脯氨酸和甲硫氨酸等特殊氨基酸。
二、胶原凝胶的制备方法胶原凝胶的制备方法主要包括自然凝胶法和化学交联法。
自然凝胶法是通过胶原蛋白的温度敏感性，在低温下自然凝胶化。
化学交联法是在胶原蛋白中添加交联剂，如二巯基丙酸酯（DSPA）或戊二醛（GTA），使其发生化学交联反应，形成稳定的凝胶结构。
三、胶原凝胶的生物活性调控胶原凝胶的生物活性可以通过调控胶原蛋白的浓度、类型和交联程度等参数实现。
低浓度的胶原蛋白可提供细胞黏附和扩张的支持，高浓度的胶原蛋白可提供细胞停滞和分化的信号。
此外，添加不同类型的胶原蛋白（如Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅳ型）可以模拟不同的组织环境。
化学交联程度的调控可以影响凝胶的机械性能和生物降解速率。
四、胶原凝胶的生物应用胶原凝胶的生物应用主要包括生物医学研究、组织工程、药物筛选和细胞移植等。
在生物医学研究领域，胶原凝胶被广泛用于体外细胞培养、细胞迁移和细胞分化等研究。
在组织工程中，胶原凝胶被用作支架材料，用于构建组织工程骨、软骨和皮肤等。
在药物筛选领域，胶原凝胶被用作药物递送载体，用于观察药物的效果和毒性。
在细胞移植中，胶原凝胶可以为移植细胞提供足够的机械支撑和营养。
近年来，随着生物学和材料科学的快速发展，胶原凝胶培养法的应用不断扩展。
例如，通过添加生物活性物质（如细胞因子和生长因子）可以进一步调节胶原凝胶的生物活性。
此外，结合高分辨率成像和基因表达分析等技术，可以深入了解胶原凝胶中细胞与基质之间的相互作用。
胶原蛋白的应用与原理
胶原蛋白的应用与原理1. 胶原蛋白概述胶原蛋白是一种主要存在于动物组织中的蛋白质，它在维持组织的结构和功能方面起着重要的作用。
胶原蛋白具有高度的稳定性和韧性，可用于多种应用领域。
2. 胶原蛋白的应用2.1 医疗领域•用于生物修复：胶原蛋白可用于组织工程和再生医学领域，用于修复受伤组织和器官。
通过提供支架支持和促进细胞黏附和增殖，胶原蛋白可以帮助恢复和重建受损的组织。
•用于药物传递：胶原蛋白可以作为药物传递系统的载体，帮助药物的定向释放和保护。
利用胶原蛋白的生物相容性和可降解性，可以制备出可控释放药物的微球和纳米粒子。
•用于美容医学：胶原蛋白被广泛应用于填充剂和皮肤再生领域，用于改善皮肤的弹性和紧致度。
通过注射胶原蛋白，可以减少细纹和皱纹，增加面部轮廓的丰满度。
2.2 食品和保健品领域•用于食品添加剂：胶原蛋白可以用于提高食品的质地和口感，增加食品的品质和吸引力。
例如，在肉制品中添加胶原蛋白可以增加其嫩度和口感；在饮料和甜点中添加胶原蛋白可以增加其稠度和口感。
•用于保健品：胶原蛋白被广泛应用于保健品领域，用于维持和促进皮肤、关节和骨骼健康。
通过补充胶原蛋白，可以减少皮肤的松弛和皱纹，增加关节的灵活性和骨骼的健康。
2.3 工业领域•用于纤维制造：胶原蛋白可以用于制造纤维和纺织品，例如胶原蛋白纤维可以制作纺织品、纤维薄膜和人工皮肤。
这些纤维具有良好的弹性和韧性特性，可应用于纺织、医疗和环境工程领域等。
•用于胶凝材料：胶原蛋白可以用于制备胶凝材料，例如骨胶原可以用于制备生物活性和可降解的胶凝材料，用于骨组织的修复和再生。
3. 胶原蛋白的原理胶原蛋白的原理基于其分子结构和特性： - 分子结构：胶原蛋白由三股α螺旋结构组成，具有高度的稳定性和特殊的结构稳定性。
- 特性：胶原蛋白具有良好的生物相容性、生物降解性和生物活性，可与体内组织相容并刺激细胞增殖。
胶原蛋白的应用原理主要包括： - 支架支持：胶原蛋白的结构可以提供支架支持，帮助细胞定向生长和修复组织。
胶原蛋白的生理功能特性及其应用
胶原蛋白的生理功能特性及其应用摘要胶原蛋白是一种多糖蛋白，含有少量的半乳糖和葡萄糖，是细胞外基质的主要成分。
主要阐述胶原蛋白的分子结构、分类、理化特性和生物学性质，并介绍了在医学、美容保健、食品、饲料等其他工业的应用进展。
关键词胶原蛋白生理功能特性应用胶原蛋白(也称胶原)是蛋白质中的一种，英文名“collagen”，由希腊文演化来，是一种多糖蛋白，呈白色，含有少量的半乳糖和葡萄糖，是细胞外基质(ECM)的主要成分，分子量为300ku。
胶原蛋白最普遍的结构特征是三螺旋结构，其由3条a 一链多肽组成，每一条胶原链都是左手螺旋构型，3条左手螺旋链相互缠绕成右手螺旋结构，形成胶原蛋白独特的三重螺旋结构，使其分子结构非常稳定。
胶原蛋白中含有大量的甘氨酸，约占总氨基酸的27％，也有报道说占1／3，胶原一链N一端氨基酸是焦谷氨酸，它是谷氨酰胺脱去一分子氨而闭环产生的毗咯烷酮羧酸，它在一般蛋白质中少见的。
胶原蛋白中脯氨酸和羟脯氨酸的含量也特别高，是胶原蛋白质的特有氨基酸，二者均14％左右，而色氨酸、酪氨酸以及蛋氨酸等必需氨基酸含量低，因此，胶原蛋白属于不完全蛋白质。
胶原蛋白主要由成纤细胞或与其来源相类似的细胞如成骨细胞、成软骨细胞合成，生物体内胶原的合成一般包括一系列的过程，首先在胞内合成胶原蛋白分子形成前胶原，进而在胞外进一步聚合成胶原纤维和胶原束。
又叫胶原质，是细胞外基质的主要成分，主要以不溶性纤维蛋白的形式存在。
其广泛存在于动物的结缔组织中，占动物体内蛋白质总量的25％一30％，对机体和脏器起着支持、保护、结合以及形成界隔等作用u J。
胶原蛋白的营养十分丰富，其富含除色氨酸和半胱氨酸外的18种氨基酸，同时还含有在一般蛋白质中少见的羟脯氨酸和焦谷氨酸口引。
胶原蛋白的结构特征是三螺旋结构，其独特的三重螺旋结构，使该分子结构非常稳定，且具有低免疫原性和良好的可生物降解性等特征。
胶原蛋白作为天然的生物资源，其独特的生物相容性和生物可降解性是当今合成高分子材料无法比拟的，另外还有其他特性如高拉伸强度、低免疫性、止血性能以及促进细胞生长等性能。
组织工程相关生物材料
组织工程相关生物材料组织工程是一门横跨多个学科领域的综合性科学，旨在利用生物材料和细胞工程技术来修复和替代人体组织、器官和器官系统。
生物材料是组织工程的核心，它们是人体内修复和替代组织的基础。
本文将介绍几种常用的组织工程相关生物材料，并分析它们的特点和应用前景。
1.生物陶瓷材料：生物陶瓷材料具有良好的生物相容性和生物活性，可用于修复骨组织。
例如，羟基磷灰石（HA）是一种常用的生物陶瓷材料，其化学成分类似于骨组织，能够促进骨细胞黏附和增殖，从而加速骨组织的再生和修复。
此外，氧化锆和二氧化硅等生物陶瓷材料也常用于修复牙齿和关节等组织。
2.生物高分子材料：生物高分子材料包括蛋白质、多糖和合成聚合物等，具有良好的生物相容性和可塑性。
其中，胶原蛋白是一种常用的生物高分子材料，与人体组织具有相似的成分和结构，可用于修复皮肤、软骨和血管等组织。
此外，聚乳酸（PLA）和聚乙二醇（PEG）等合成聚合物也被广泛应用于组织工程领域。
3.生物复合材料：生物复合材料是由两种或两种以上的生物材料组合而成的复合系统，能够结合各材料的优点，用于修复多种组织和器官。
例如，生物陶瓷-生物高分子复合材料具有陶瓷的生物活性和高分子的可塑性，可用于修复骨组织和软组织。
此外，生物高分子-合成聚合物复合材料也可用于修复软骨、神经和心血管组织等。
4.生物活性因子载体材料：生物活性因子是调控细胞增殖和分化的关键分子，可用于促进组织的再生和修复。
生物活性因子载体材料能够稳定地释放生物活性因子，从而提高其疗效和持续时间。
例如，聚乳酸-羟基磷灰石复合材料可用于突破骨缺损的再生，它能稳定地释放骨形成因子，促进骨细胞的增殖和骨组织的再生。
总之，生物材料是组织工程的重要基础，不同类型的生物材料可用于修复和替代不同类型的组织和器官。
随着材料科学和细胞工程技术的不断发展，人们对更复杂和高性能的生物材料的需求也日益增加。
未来，可以预期生物材料将在组织工程和再生医学领域发挥越来越重要的作用，为人类健康和生命质量的提高做出巨大贡献。
胶原蛋白注册技术审评解析
胶原蛋白注册技术审评解析胶原蛋白是一种在动物体内广泛存在的蛋白质，具有结构牢固、弹性良好的特点，在皮肤、骨骼、肌肉等组织中起着重要的支撑作用。
随着人们对美容和健康的追求，胶原蛋白的应用越来越广泛，其中包括胶原蛋白注册技术。
本文将对胶原蛋白注册技术进行审评解析。
胶原蛋白注册技术是一种利用胶原蛋白的特性，在细胞培养和组织工程中的应用技术。
胶原蛋白能够与细胞表面的受体结合，通过信号传导途径调控细胞的生理功能。
通过胶原蛋白注册技术，可以将胶原蛋白与其他生物活性物质结合，从而实现对细胞的定向调控。
胶原蛋白注册技术的应用领域非常广泛。
在组织工程领域，胶原蛋白注册技术可以用于构建人工皮肤、软骨和骨骼等组织。
在细胞培养领域，胶原蛋白注册技术可以用于细胞的定向培养和分化。
此外，胶原蛋白注册技术还可以应用于药物传递系统的设计和制备，通过胶原蛋白的载体作用，实现药物的靶向输送。
胶原蛋白注册技术的关键步骤包括胶原蛋白的提取和纯化、生物活性物质的选择和修饰、胶原蛋白与生物活性物质的结合等。
胶原蛋白的提取和纯化是胶原蛋白注册技术的前提，常用的方法包括酸提取法、酶解法和盐析法等。
生物活性物质的选择和修饰要根据具体应用的需要进行，常用的生物活性物质包括细胞因子、生长因子和药物等。
胶原蛋白与生物活性物质的结合可以通过物理交联、化学交联或基因工程技术实现。
胶原蛋白注册技术的优势在于其良好的生物相容性和生物降解性。
由于胶原蛋白是人体内存在的天然物质，因此在应用中不会引起免疫排斥反应。
此外，胶原蛋白具有良好的生物降解性，可以在体内逐渐降解为无害的代谢产物，不会对人体造成损害。
然而，胶原蛋白注册技术也存在一些挑战和限制。
首先，胶原蛋白的提取和纯化过程较为复杂，需要高技术水平和设备。
其次，胶原蛋白的结构和功能容易受到环境因素的影响，如温度、pH值等。
此外，胶原蛋白的稳定性相对较低，容易发生降解和失活。
为了克服这些限制，研究人员正在不断改进胶原蛋白注册技术。
胶原蛋白在临床医学中的应用
7 胶原蛋白在临床医学中其它方面的应用
胶原蛋白在临床医学中还被广泛地用于美容矫形 ; 硬 组织修复 、牙周疾病的治疗 、牙周神经修复包裹材料 、神 经的修复与再生 ; 人工器官 、心脏起博器 、人体内脏的充 填物等 , 相关的动物实验及临床研究均比较成功[1] 。美国 亚利桑那州大学研制成一种含锌的避孕胶原蛋白阴道海绵 , 将海绵推至阴道上穹隆 , 即能阻止精子到达子宫颈 , 它在 阴道内可放置 2472h, 无阴道刺激 , 可洗净再用 。
8 问题和展望
胶原蛋白作为一种天然的生物材料使用具有诸多优点 , 有着许多实际的和潜在的用途 , 可以和其它生物材料结合 以适用于不同的临床的要求 。但胶原的耐用性 、生物相容 性及制备的高成本是其作为生物材料的主要限制因素 。
另外目前实验所用胶原大多来源于动物 , 对临床的研 究不利或有所限制 。但是 , 胶原蛋白作为一种新型的生物 材料 , 是一个正待发掘的丰富宝藏 , 随着研究工作的不断 深入 , 将会有更广阔的应用前景 。
【Abstract】 Collagenhasmanyusefulfeaturessuchaslowantigenicity,controllablebiodegradation,biologicalabsorbableproperties,
haemostaticproperties,abilitytopromotecellulargrowthandattachment.,whichmakeitanexcellentnaturallyoccurringbiomaterial,ithasawide applicationinmedicinalindustryandclinicalmedicine.Theresearchprogressofcollageninclinicalapplicationinburns;wound,hemostasisand ophthalmologyetc.,aswellasthecharacteristicandpreparationtechnologyofcollagen.
用于组织工程的胶原蛋白纳米纤维支架
用于组织工程的胶原蛋白纳米纤维支架一、组织工程概述组织工程是一个跨学科领域，它结合了生物学、工程学和医学的原理和方法，旨在开发能够修复、替代或增强受损组织和器官功能的生物替代品。
组织工程的核心目标是通过构建具有生物活性的组织工程支架，引导细胞的增殖、分化和组织再生。
组织工程的发展面临着诸多挑战。
首先，需要找到合适的生物材料来构建支架。
这些材料应具有良好的生物相容性、生物可降解性和适当的机械性能。
其次，支架的结构和孔隙率对于细胞的生长和组织的形成至关重要。
合适的孔隙率可以允许细胞的迁移、营养物质的扩散和代谢废物的排出。
此外，如何在支架上负载生物活性分子，如生长因子和细胞因子，以促进细胞的分化和组织的再生也是一个关键问题。
二、胶原蛋白纳米纤维支架在组织工程中的应用1. 胶原蛋白的特性胶原蛋白是一种在动物体内广泛存在的蛋白质，它是细胞外基质的主要成分之一。
胶原蛋白具有良好的生物相容性、生物可降解性和低免疫原性，使其成为组织工程支架的理想材料。
此外，胶原蛋白还具有独特的三螺旋结构，赋予其一定的机械强度和稳定性。
2. 纳米纤维支架的优势纳米纤维支架具有许多独特的优势。
首先，纳米纤维的直径与细胞的大小相近，可以模拟细胞外基质的天然结构，为细胞提供良好的附着和生长环境。
其次，纳米纤维支架具有较高的比表面积，可以负载更多的生物活性分子，如生长因子和细胞因子，从而更有效地促进细胞的分化和组织的再生。
此外，纳米纤维支架的孔隙率可以通过调节纤维的直径和间距来控制，以满足不同组织工程应用的需求。
3. 胶原蛋白纳米纤维支架的制备方法胶原蛋白纳米纤维支架的制备方法有多种，包括静电纺丝法、自组装法和模板合成法等。
静电纺丝法是一种常用的制备纳米纤维支架的方法。
它利用高压电场将胶原蛋白溶液拉伸成纳米纤维，并沉积在收集器上形成支架。
静电纺丝法可以制备出直径均匀、孔隙率高的纳米纤维支架，并且可以通过调节电场强度、溶液浓度和流速等参数来控制纤维的直径和孔隙率。
浅谈胶原在生物医学领域的应用
２００８ ＮＯ．１３ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ高 新 技 术胶原是生物体内一种纤维蛋白，大量存在于骨、软骨、肌腱及皮肤中，蛋白质是动物内含量最多的成分，而胶原蛋白约占总蛋白的３０％［１］。
自２０世纪７０年代以来，随着对生物医学材料研究的扩展以及对结缔组织的研究，许多科学工作者将研究兴趣集中于胶原蛋白［２－４］。
其中Ｉ型胶原占生物体总胶原量的９０％，因此对Ｉ型胶原的研究最多，在生物材料中应用也最广泛。
随着近年来组织工程技术的迅速发展，胶原作为一种支架材料的研究成为新的热点。
所以胶原在生物医学领域中具有很广泛的应用。
１ 止血材料ＰＥＧ／胶原微纤维复合物，作为一种可吸收的止血材料，可有效控制骨及其它硬组织的破损出血，与传统所用的骨蜡止血材料相比，该材料能可控释放凝血组分，适用温度更广，具有更好的生物降解性和生物相容性，同时并不影响组织的康复。
２ 创伤修复材料胶原用作创伤修复材料主要有３种形式：胶原凝胶、胶原海绵和胶原膜。
３ 组织工程中的应用［５］３．１胶原用作皮肤替代物［６］胶原已被广泛应用于传送培养好的皮肤细胞或者是药物载体以及进行皮肤替代和烧伤治疗的载体。
在胶原网络间培养皮肤替代物也可用于皮肤替换和治疗皮肤伤口。
人工皮肤按照常见的分类方法可分为：人工表皮替代物、人工真皮替代物及人工复合皮替代物。
胶原作为脊椎动物细胞外基质中含量最为丰富的生物大分子，具有极重要的生理作用，能够促进细胞黏附、生长、增殖、分化、迁徙。
作为研究最早了解最为透彻的一种重要的支架材料，胶原被广泛用于人工皮肤。
３．２胶原用作骨替代物在体内的许多组织中，骨组织被视为一种重建用的非常有用的标记物，并且它的形成可视为组织工程中建立在形态学上的一种模型。
最近，胶原本身由于具有骨介入活性而用作骨替代物胶原与其它一些高分子材料或化合物复合应用于治疗整形外科的缺陷 。
羟基磷灰石（ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ，ＨＡ）是人和动物骨骼的主要无机相成分，胶原是常用的天然聚合物之一，二者均利于骨新生，马宁［７］等人将ＨＡ和胶原复合制备成生物膜，以探讨多孔纳米羟基磷灰石／胶原（ｎａｎｏ－ ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ／ｃｏｌｌａｇｅｎ，ＮＨＡＣ）复合材料简单有效的复合方法和结构及其应用于组织工程的新型骨替代材料的可行性，为牙槽骨修复研究奠定基础。
胶原蛋白及其在组织工程学中的应用
胶原蛋白及其在组织工程学中的应用胶原蛋白是人体内含量最多的一种蛋白质，它存在于组织基质中，是维持组织结构和功能的重要成分。
胶原蛋白在体内的主要作用是为细胞提供支持和保持组织的稳定性，同时也能促进组织修复和再生。
近年来，随着组织工程学的发展，胶原蛋白在医学领域的研究得到了越来越广泛的应用。
组织工程学是利用多种生物学和工程学原理，对细胞和材料进行合理组合，构建出具有特定功能的人工组织和器官的一门学科。
在组织工程学中，胶原蛋白具有非常重要的作用。
其良好的生物相容性、生物降解性和形态可塑性，使其成为一个理想的载体和支架材料。
下面将从三个方面来讨论胶原蛋白在组织工程学中的应用。
1. 胶原蛋白的生物降解性和生物相容性胶原蛋白具有非常好的生物降解性和生物相容性，这是它应用于组织工程学的重要基础。
在体内，胶原蛋白能够被相关酶类降解为小分子物质，并被新的组织所取代。
同时，因为胶原蛋白的分子结构和组织基质中的胶原蛋白相似，因此在体内注入后不易引起免疫反应。
2. 胶原蛋白的形态可塑性胶原蛋白的形态可塑性使其成为一个理想的载体和支架材料。
胶原蛋白在水中能形成三维网状结构，具有良好的生物相容性和生物降解性。
利用这一特性，研究人员可以通过不同的方法，将胶原蛋白与其他生物材料相结合，制备出各种形态的组织修复材料和生物替代品。
3. 胶原蛋白在组织修复中的应用胶原蛋白在组织修复中的应用成为了组织工程学的一项重要研究领域。
主要包括以下方面：(1) 软组织修复利用胶原蛋白制备的支架材料，可以在体内维持一定的形态和空间结构，提供支持和引导因损伤或疾病而失去的软组织，如肌肉、神经、软骨和皮肤等，进行修复和再生。
此外，研究人员也可以在胶原蛋白基质中加入各种生长因子、细胞因子等，以加速软组织的修复过程。
(2) 骨组织修复胶原蛋白也被广泛应用于骨组织的修复。
在胶原蛋白的载体中添加各种骨生长因子和成骨细胞，可以促进和加速骨组织的生长和修复。
此外，胶原蛋白也可以用于骨髓移植、人工关节替换等方面。
应用胶原蛋白构建组织工程皮肤的实验研究
关键 词 ： 细胞 培养 ； 原蛋 白； 原 支架 ； 织工程 皮肤 胶 胶 组 中 图分类号 ： Ｑ５ ； ３ ８ 文献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ８ １ ８ ２ ０ ）３ ０ ０ ３ １Ｒ １ Ａ １ ０ —４ １ （０ ７ ０ —０ １ —０ 烧 伤 、 伤 等各种原 因造成 的大面积皮 肤缺 损 是 创 行 免疫 细胞 化学染 色 。
体 外分 离、 养、 培
鉴定 角朊 细胞和 成纤 维细胞 ； 用本 室 自制胶原 蛋 白 ， 利 制备 胶 原凝 胶 和胶 原 海绵 两种 组 织工 程 支架 ； 成 功构 在 建人 工真皮 的基础 上 ， 植 角朊 细胞 ， 种 构建人 工复合 皮肤 ， 并进 行 组 织学及 免 疫组 化检 查 。结 果 制备 的胶 原 海绵孔 径平 均 １０ １０ ｍ， 隙率 ８ ％ ， ０ ５ ￣ 孔 ９ 组织相 容性 良好 ； 两种 皮肤替 代物 免疫组 化 染 色显 示 Ⅳ型胶 原 、 维 纤
连接 蛋 白（Ｎ） Ｆ 和层粘 连蛋 白（ ａ ｎｎ 阳性 ， 染 色可 见 均具 有表 皮 和 真皮 双层 结构 ， Ｌ ｍｉｉ） ＨＥ 厚度 约 ３ ｍｍ， 形 态 在 结构上 与正 常皮肤相 似 。结论 培 养的人 角朊 细胞和 成纤 维细胞种 植 于胶 原 蛋 白支架上 气 一液界 面培 养可构
孙文娟 ①， 景华 ， 霞 ， 陆 蔡 唐胜 建 （ 岛经 济技 术开发 区第一人 民 医院 ， 东 青 岛 ２６ ５ ； 青 山 ６５ ５ 潍坊 医 学院整形 外科 研 究所 ）
摘 要 ： 目的
探 讨 以胶 原蛋 白为 支架构 建组 织工程 皮肤 的体 外培 养理 想 方 法。方 法
加入 １ Ｆ 细胞悬液， 份 ｂ 快速混匀 ， 置培养箱待胶原凝 固后 ， 补加 ＤＭＥ 浸没培 养 ， ２天将 自制玻璃环 压 Ｍ 第 在凝 胶上 继续培 养 ， ３天换 液 １次 。倒 置相差显 微 每 镜、 ＨＥ染 色进行 形态 学观察 。 １３２ 胶原 海 绵人 工 真皮 的 构建 胶 原 溶 液 一３ ．． ０ ℃预 冻 ６ ２ｈ 迅 速转 入冷冻 干燥 机 内 ， ～１ ， 真空冷冻 干 燥 ２ ， 后加热 至 １ ５℃恒 温 ２ 为胶 原 海 绵 ４ｈ 然 ０ ４ ｈ成 膜； 将其 浸 入 ０ ０ ｇｌ 二 醛 溶 液 交 联 １ ｉ， Ｂ ．２ ／戊 ０ｒ ｎ Ｐ Ｓ ａ 漂洗 ２ｈ 换 双蒸水 置 ４℃２ ， 除 残存 戊 二 醛 ， ， ４ｈ 去 第 二次 预冷 （ 于或 等于 一２ 低 ０℃ ） 冷冻 干燥 ， 菌 。比 ， 灭 较 冷冻 干燥形 成 的胶 原膜 、 高温 初步交 联 的胶 原膜 和 经戊 二醛 交联 的胶 原 膜 的物 理 特 性 ； ＨＥ染 色 ， 描 扫 电镜行形 态学 观察 ； 测定胶 原海 绵孔 隙率 。将胶 原海 绵 置 Ｄ Ｍ 浸泡 ４小时 ， ＭＥ 吸净培 养液 ， 取指数 生长期 Ｆ ｂ以 ４×１ ｃ ２ ０／ｍ 密度 接种 于胶原 海绵 支架 ， 含 １ 用 ０ ％胎牛血 清 的 ＤＭＥ 培养 ， ３天换 液 １次 。倒 置 Ｍ 每 相差显微镜观察细胞 ； ｌ２３ ４周各取一组标本 ， 第 ，， ， 部分 标本 ４ ％多 聚 甲醛 ， ． ２ ５％戊 二 醛 磷 酸 缓 冲液 （． ０ １％ｍｏ／ Ｈ ．） ｌＬｐ ７ ２固定 ， 梯度酒 精脱水 ， 醋酸 乙戊 维普资讯 htp://第 １ ９卷
胶原蛋白应用的研究进展
第34卷第2期吉林医药学院学报V01．34N o．22013年04月Jo哪al of Ji l i n M edi cal C oue ge A pr．2013文章编号：1673-2995(2013)02旬133旬3胶原蛋白应用的研究进展R es e ar ch pr O gr ess of coU agen appncat i on综述白海英1，柯蕾芬1综述，朱文赫h，吕士杰2审校(吉林医药学院：1．临床医学院，2．生化教研室，吉林吉林132013、摘要：胶原蛋白是结缔组织的主要蛋白成分，也是与机体的细胞、组织和器官功能息息相关的功能性蛋白。
胶原蛋白因其独特的生物特性、良好的相容性以及可生物降解性而在许多领域得到了广泛的应用。
本文对胶原蛋白的应用作一综述。
关键词：胶原蛋白；组织工程中图分类号：R341文献标识码：A胶原蛋白(coU agen)，又叫胶原质，是细胞外基质的主要成分，主要以不溶性纤维蛋白的形式存在。
其广泛存在于动物的结缔组织中，占动物体内蛋白质总量的25％一30％，对机体和脏器起着支持、保护、结合以及形成界隔等作用u J。
胶原蛋白的营养十分丰富，其富含除色氨酸和半胱氨酸外的18种氨基酸，同时还含有在一般蛋白质中少见的羟脯氨酸和焦谷氨酸口引。
胶原蛋白的结构特征是三螺旋结构，其独特的三重螺旋结构，使该分子结构非常稳定，且具有低免疫原性和良好的可生物降解性等特征。
胶原蛋白作为天然的生物资源，其独特的生物相容性和生物可降解性是当今合成高分子材料无法比拟的，另外还有其他特性如高拉伸强度、低免疫性、止血性能以及促进细胞生长等性能。
因此，被广泛应用于临床医学、化妆品、食品、化工原料与研究等领域，本文就胶原蛋白的应用进行综述。
1胶原蛋白在医疗卫生行业中的应用组织工程是研究和开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后功能和形态的生物替代物的新兴学科。
它主要从四个方面进行研究：种子细胞、支架材料、器官构建和临床使用¨J。
胶原蛋白的应用(1)
第13卷第6期 皮 革 科 学 与 工 程 V ol 113,N o 162003年12月LE ATHER SCIE NCE AND E NGINEERING Dec 12003文章编号:1004-7964(2003)06-0037-05收稿日期:2003-07-20第一作者简介:张慧君(1969-),女,2001级研究生,研究方向:天然产物的分离3通讯联系人胶原蛋白的应用张慧君1,罗仓学1,张新申2,宋秘钊23,蒋小萍2(1.陕西科技大学 生命科学与工程学院陕西咸阳712081;2.皮革化学与工程教育部重点实验室(四川大学),四川成都610065)摘 要:总结了胶原蛋白及其降解产物的利用性质、生理功能,并综述其在轻工业、医学材料等方面的应用。
关键词:胶原蛋白;应用;降解中图分类号:TS512 文献标识码:AApplication of Collagen ProteinZH ANG Hui 2jun 1,LUO Cang 2xue 1,ZH ANG Xin 2shen 2,SONG Mi 2zhao 2,JIANG Xiao 2ping 2(1.College o f Life Science &Engineering ,Shaanxi Univer sity o f Science and T echnology ,Xianyang ,712081,China ;21K ey Laboratory o f Leather and Engineering (Sichuan Univer sity ),Ministry o f Education ,Chengdu ,610065,China )Abstract :The utilization properties and physiological function of collagen protein and its decom posi 2tion product were summerized ,and the application collagen in light industry ,medicine material etc were generalized.K ey w ords :collagen protein ;decom position ;m odification ;decom position前言胶原蛋白是哺乳动物体内含量最为丰富的动物蛋白,主要存在于动物的骨、腱、肌鞘、韧带、肌膜、软骨和皮肤中,是结缔组织中极其重要的一种结构蛋白,起着支撑器官和保护肌体的功能,也是组成细胞间质的最重要功能蛋白质。
生物材料在组织工程中的应用前景
生物材料在组织工程中的应用前景在当今医学领域，组织工程作为一门新兴的交叉学科，正展现出巨大的潜力，为治疗各种组织和器官的损伤与疾病带来了新的希望。
而生物材料作为组织工程的关键组成部分，其应用前景更是备受关注。
生物材料是指用于与生命系统接触和发生相互作用，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的材料。
它们具有良好的生物相容性、生物可降解性和适当的力学性能，能够为细胞的生长、分化和组织的形成提供适宜的微环境。
在组织工程中，生物材料的应用范围广泛。
以骨组织工程为例，由于创伤、疾病或老龄化等原因导致的骨缺损是临床上常见的问题。
传统的治疗方法如自体骨移植、异体骨移植等存在着供体不足、免疫排斥等诸多限制。
而生物材料的出现为解决这一难题提供了新的途径。
例如，羟基磷灰石、磷酸三钙等陶瓷类生物材料具有与骨组织相似的化学成分和晶体结构，能够促进骨细胞的黏附、增殖和分化，从而引导新骨的形成。
此外，高分子材料如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）及其共聚物（PLGA）等也被广泛应用于骨组织工程支架的制备。
这些材料具有良好的可加工性和生物降解性，可以根据骨缺损的形状和大小定制个性化的支架，为骨组织的再生提供支撑和引导。
除了骨组织工程，生物材料在心血管组织工程、神经组织工程、皮肤组织工程等领域也发挥着重要作用。
在心血管组织工程中，用于构建血管支架的生物材料需要具备良好的血液相容性和一定的力学强度。
目前，一些天然生物材料如胶原蛋白、明胶等以及合成高分子材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚四氟乙烯（PTFE）等已被用于血管支架的制备。
这些材料能够促进内皮细胞的生长和血管的重塑，有望解决心血管疾病治疗中血管替代物短缺的问题。
在神经组织工程中，生物材料的作用主要是为神经细胞的生长和轴突的延伸提供支持和引导。
例如，水凝胶类生物材料由于其含水量高、柔软且具有一定的弹性，能够模拟神经组织的细胞外基质环境，有利于神经细胞的存活和功能恢复。
天然高分子材料之胶原
胶原的基因工程改性
01
胶原的基因工程改性是指通过基因工程技术对胶原基因进行修饰，以生产具有 特定性能的胶原。
02
基因工程改性可以在分子水平上对胶原进行精确的调控，包括改变胶原的氨基 酸序列、翻译后修饰等。
03
通过基因工程改性可以生产出具有优良性能的新型胶原，如高强度、高弹性、 低免疫原性等，为生物医学工程和组织工程等领域提供了重要的材料基础。
胶原的未来发展方向
01
新型胶原材料的研发
随着科技的发展，将会有更多新型胶原材料被研发出来，以满足不同领
域的需求。
02
胶原的生物相容性和安全性研究
进一步深入研究胶原的生物相容性和安全性，为胶原的应用提供更可靠
的依据。
03
胶原的生物合成与修饰
通过生物合成和修饰技术，改善胶原的性能，提高其应用效果。
胶原的应用前景
胶原蛋白还可作为止血剂用于手术止 血，具有止血速度快、安全性高等优 点。
胶原膜和胶原海绵可应用于口腔溃疡、 皮肤溃疡等创面的修复，促进创面愈 合。
05
胶原的改性与修饰
胶原的物理改性
1
胶原的物理改性是指通过物理手段改变胶原的聚 集态结构和表面性质，以达到改善其性能的目的。
2
常用的物理改性方法包括热处理、机械加工、超 声波处理、电晕放电处理等。
主要蛋白质。
胶原的生物合成主要在细胞 内进行，包括转录、翻译、
后修饰等过程。
胶原分子由多个氨基酸组成， 其中甘氨酸、脯氨酸和赖氨酸
等是胶原特有的氨基酸。
胶原的降解
胶原的降解主要通过酶解作用进行，包括胶原酶、 弹性蛋白酶等。
酶解作用可以发生在胶原纤维内部或表面，导致 胶原分子被分解成小片段。
皮肤组织工程的实现及应用
皮肤组织工程的实现及应用皮肤是我们身体最外层的保护层，保护我们免受外界微生物、疾病和创伤的侵害。
长期以来，一些疾病和严重外伤会导致皮肤组织的大面积损伤，因此医学界一直在寻找一种有效的治疗方法。
皮肤组织工程技术能够帮助医学开发人员生产出适合特定需要的人工皮肤，以帮助治疗皮肤损伤等疾病。
这项技术的进展已经极为迅速，让我们来看一下皮肤组织工程的实现及应用。
皮肤组织工程是一种利用微生物学、细胞学和生物材料学等现代化学科技和生物学科学的一个新兴领域。
其主要目的是通过人工培育生物材料、细胞和信号分子等的组合来创建新的皮肤组织。
使用组织工程技术，工程师可以培养几乎与天然皮肤相同的人造皮肤。
这种工程皮肤可以被用于医疗，测试化妆品，或作为一个用于接受器官移植手术的治疗方法。
皮肤组织工程技术的实现皮肤组织工程技术的核心是利用现代化学科技和生物学科学技术培育出细胞和生物材料，以帮助创造出皮肤和皮肤组织。
这个过程可以分解成几个组成部分：1. 细胞利用体内的细胞而不是从化学品中人工制造的更能模拟产生类似天然皮肤的人工皮肤。
这个过程涉及在实验室环境下培养人体皮肤细胞的任务。
医学发展到现代，我们可以使用培育皿、球体培养、迷你器官和人工生长因子等多种现代微生物学技术，使皮肤细胞生长并形成成熟细胞结构。
2. 生物材料生物材料通常用于培育细胞并嵌入人工皮肤的基础结构中。
现代化学科技已经发现了许多不同的物质来作为基础材料，在制造人造皮肤时常使用的材料有透明质酸、胶原蛋白和硅凝胶。
这些生物材料在医学领域广泛应用，它们不会引起任何不适反应，在人体疗效较好。
3. 信号分子信号分子用于控制人工皮肤细胞组合的方向和速度，使人造皮肤的形态更加完整。
信号分子可用于控制基础材料，从而使人造皮肤的成分更像自然皮肤。
皮肤组织工程技术的应用皮肤组织工程技术在医学领域有着广泛的应用。
例如，对于严重的普通皮肤损伤、烧伤、放射治疗和其他相关疾病，工程师可以培育出一层人造皮肤，覆盖在损伤部位，以加速治疗，减少疤痕，提高康复效率。
生物材料在组织工程中的应用
生物材料在组织工程中的应用在当今的医学领域，组织工程作为一门新兴的交叉学科，正以前所未有的速度发展着。
其核心目标是通过构建具有生物活性和功能的组织替代物，来修复或重建受损的组织和器官。
而生物材料在这一过程中发挥着至关重要的作用，它们为细胞的生长、分化和组织的形成提供了必要的支持和环境。
组织工程中的生物材料可以大致分为天然生物材料和合成生物材料两大类。
天然生物材料通常来源于生物体自身，如胶原蛋白、纤维蛋白、壳聚糖等。
这些材料具有良好的生物相容性和生物活性，能够与细胞相互作用并促进细胞的黏附、增殖和分化。
胶原蛋白是一种广泛存在于人体中的蛋白质，具有良好的机械性能和生物相容性。
在组织工程中，胶原蛋白可以被制成支架材料，用于皮肤、骨骼和软骨等组织的修复。
纤维蛋白则是血液凝固过程中形成的一种天然蛋白质，它具有良好的止血和促进组织修复的作用，常被用于创伤愈合和组织再生的研究。
壳聚糖是一种从甲壳类动物外壳中提取的多糖，具有抗菌、促进细胞生长和组织愈合的特性，在组织工程中也有广泛的应用。
合成生物材料则是通过化学合成方法制备的，如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚己内酯（PCL）等。
这些材料具有可调控的物理化学性质和良好的加工性能，可以根据不同的组织工程需求进行定制化设计。
聚乳酸是一种可生物降解的聚合物，具有良好的机械强度和生物相容性，被广泛应用于骨组织工程和药物控释领域。
聚乙醇酸则具有较快的降解速度，适用于需要短期支持的组织修复，如伤口敷料。
聚己内酯具有较低的降解速度和良好的柔韧性，常用于软组织工程，如神经和血管的修复。
生物材料在组织工程中的应用主要体现在以下几个方面：首先是作为细胞支架。
细胞支架为细胞的生长和分化提供了三维空间结构和物理支持。
理想的细胞支架应具有合适的孔隙率、孔径大小和孔隙连通性，以利于细胞的迁移、营养物质的交换和代谢产物的排出。
同时，支架材料的表面化学性质和粗糙度也会影响细胞的黏附和生长。
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细胞、 巨噬细胞和成纤维细胞的趋化作用， 许多学者在三维重 建真皮替代物中应用了胶原材料， 给种子细胞的粘附、 移动和 增殖提供支撑。 &’(( 等在加有成纤维细胞的 ! 型胶原上培养角质形成 细胞并融合成皮片， 成功地用该凝胶封闭全层创面。通过细 胞和胶原的相互作用， 重建胶原， 同时， 细胞在生长过程中合 成大量的促进创面愈合的粘多糖。用戊二醛交联的人胶原制 备的皮肤替代物， 渗透性更好， 角质形成细胞在胶原底物上生 长， 经过气 * 液界面培养后表皮细胞分化更广泛， 更接近于原 组织
后天然的交联仍以原有的方式分泌排出。 & 展 望 胶原， 这一人体内分布最为广泛、 含量最为丰富的超分子 蛋白， 除了机械支撑外， 还是机体内细胞粘附和移动的重要物 质基础， 并与胚胎发育、 组织再生关系密切。因此， 目前组织 工程经常利用胶原以上的特点， 通过不同的交联或组合， 在生 物材料骨架技术和三维培养系统的建立中发挥重要作用， 为 各种 “种子” 细胞的生长提供适宜的 “土壤” ， 并最终发育形成 具有特定形态功能的工程组织。 由于异体或异种胶原存在诱发自身免疫性疾病的可能 性， 因此有学者欲借免疫学和分子生物学的技术， 进行基因修
（ ： 血管外科临床杂志， >???， A 5） A7 9 ［>R］林辉， 何巍， 郑陈光， 等 9 心脏不停跳法防止换瓣术后低 心排血量综合征的研究 ［ 8］ 9 中华实验外科杂志， >??@， >7 （>） ： RR 9 ［>7］陈林， 肖颖彬， 王学峰， 等 9 浅低温体外循环心脏跳动中 手术矫治先心病合并重度肺动脉高压 ［ 8］ 9 第三军医大 学学报， （7） ： 566>， 5N 767 9 ［>A］陈林， 肖颖彬， 王学峰， 等 9 先心病心脏不停跳下心内直 视手术 （附 777 例报告） ［ 8］ 9 心肺血管病杂志， 566>， 56 （>） ： >A 9 ［>B］刘邕波， 况竹生， 熊荣生， 等 9 浅低温心脏不停跳心内直 ［ 8］ 心肺血管病杂志， （>） ： 视手术 >>? 例的报告 9 566>， 56 >A 9 ［>@］陈林， 肖颖彬， 王学峰， 等 9 先天性心脏病心脏停跳和不 停跳下心内直视手术的临床分析 ［ 8］ 9 第三军医大学学 报， （>>） ： 5666， 55 >67A 9 ［>?］程伟， 肖颖彬， 陈林， 等 9 浅低温和中低温体外循环在婴 幼儿心脏外科的比较 ［ 8］ 9 第三军医大学学报， 5666， 55 （>>） ： >>6N 9 ［56］H,)"#1+, F9 K,. #’%,’,$(,# () ME*1"%<("3 !%,#,%4"’(*) ［ 8］ 9 ;/%% （A） ： T!() ;"%<(*3， >??B， >5 76R 9
等产品， 其本质就是改良的胶原海绵， 由于可引导患者本身的 成纤维细胞和内皮细胞的长入， 因而在临床上取得了满意疗
［!、 "］ 效 。
原分解与合成。炎性浸润细胞如嗜中性粒细胞、 单核 * 巨噬细 胞对前 炎 症 细 胞 因 子 发 生 反 应 后 可 产 生 基 质 金 属 蛋 白 酶 （::D@） ， 血管平滑肌细胞在血管生长因子的诱导下产生其它 ::D@ 如 ::D7)。 "#$ 参与胶原降解的酶 蛋白酶降解胶原移植物受诸多因 素影响， 主要与胶原特性、 激发免疫反应的能力、 耐蛋白酶能
［+"、 ［+$］ +#］ 饰 、 “敲除” ， 获得更为理想的符合临床需要的组 :F9
作为成纤维细胞的生长基质充满于敷料的孔隙间。前 ; 种敷 料由于采用的是不可降解的合成复合膜， 因此， 在烧伤创面中 只能作为高级的生物敷料， 起到临时覆盖创面的作用， 而后者 由于采用的是可生物降解的聚乳酸纤维网， 移植于创面后基 本无炎症反应。 （;） 活性皮肤替代物： 在有成纤维细胞的收缩 胶原凝胶上培养角质形成细胞而获得。这种复合真7表皮皮 肤替代物在创面上存活后可使表皮紧密接合到真皮底物上。 基质多肽如 <=2 （精氨酸7氨基乙酸7天冬氨酸多肽） 的加入， 可促进成纤维细胞和角质形成细胞与周围基质的相互作用， 加速细 胞 粘 附 与 迁 移， 使细胞更特异地粘附到真皮底物
［+%］ 力和分子间交联范围有关 。但也有研究发现皮下胶原移 ［+E］ 植物没有发现细胞浸润 。一般认为， 胶原或其前身由细胞
最近有学者在胶原海绵中加入其它因子， 促进伤口愈合。 如在胶原海绵中加入双丁酰环磷腺苷， 促进创面肉芽形成和 上皮化， 加快创面愈合 适宜的环境。 也有人在胶原膜和胶原海绵之间加入多种抗生素， 如硫 酸庆大霉素、 磺胺嘧啶银、 莫匹罗星等， 制成复合胶原敷料， 增 加疗效。 ! 组织工程皮肤替代物
・ 综
述 ・
胶原在皮肤组织工程中的应用
鲁元刚 综述， 伍津津 审校 （第三军医大学大坪医院野战外科研究所皮肤科， 重庆 R666R5）
关键词： 胶原； 组织工程 中图分类号： U7>5VA ! 胶原的分子生物学 胶原是脊椎动物体内含量最丰富、 分布最广泛的一组硬 蛋白， 分子量约为 N66 666， 均可在细胞外形成超分子聚集物。 胶原在分子水平结构相同， 由 N 条富含甘氨酸、 脯氨酸和丙氨 酸的多肽链形成三螺旋结构， 缺乏半胱氨酸和色氨酸， 酪氨酸 含量也很低， 但含独特的羟化氨基酸 （羟脯氨酸和羟赖氨酸） 。 由于原纤维的方向性和成束直径及密度的不同， 不同组 织的胶原存在结构差异， 并具有各自的功能和结构特征。在 结缔组织中， 胶原除了机械支撑外， 还是细胞粘附和移动的重 要物质基础， 因此， 胶原被认为是胚胎发育和组织再生中重要
［%］ 利用胶原的支架作用、 高度可塑性 和对多种细胞如粒 ［#、 $］
， 同时， 也为创面的愈合提供更为
合成释放到细胞外， 然后在胶原分子螺旋部分的特定部位裂 解出 % 个酶链， 形成凝胶多肽， 在细胞外再被中性蛋白酶水解 或被白细胞或巨噬细胞吞噬， 在细胞内被溶酶体酶降解。 降解胶原的肽链内切酶主要分为 E 类： （ +） 金属蛋白酶； （;） 丝氨酸蛋白酶； （%） 半胱氨酸蛋白酶； （E） 天冬氨酸蛋白酶。 金属酶和丝氨酸蛋白酶在生理 ?F 条件下降解作用最佳。半 胱氨酸蛋白酶 （组织蛋白酶 &、 和天冬氨酸蛋白酶 （组 F、 G、 H） 织蛋白酶 2） 在酸性的细胞作用最佳， 但仍以吞噬胶原片段的 细胞内溶酶体发挥作用为主。随着环境改变， 蛋白酶可协同 消化胶原， 但重吸收中， 细胞内消化不占主导地位。 "#% 胶原降解的最终结局 不同的降解酶通过化学修饰或 浓度梯度的方式激活， 将变性的胶原移植物消化成可利用的 氨基酸。但为防止盲目损伤组织， 机体内也存在多种抑制剂， 调节蛋白分解， 如分布广泛的 " 局部存在的金属 ; 7巨球蛋白， 等。 蛋白酶组织抑制剂 （8I:DH） 化学交联胶原移植物对酶的消化相对稳定， 降解慢， 且降
［)］ ［)］
。
根据支撑物不同， 可将这种气液界面培养分成 % 类： （ +） 合成膜： 在生物膜即生物合成敷料上培养新生儿成纤维细胞， 可获得有活性的皮肤替代物， 临时覆盖烧伤切痂创面。目前 市售产品主要有 &,-./01’、 胶原 2’/304/056789 和 2’/304/05统胶原敷料 在组织工程中， 胶原主要通过溶解和提纯， 再按适当的形
状重建和重新聚合材料。迄今为止， 在医学上应用的胶原敷 料主要有胶原膜和胶原海绵。 "#! 胶原膜 胶原膜是将胶原涂抹于异丁烯酸表面而获得。 动物实验表明， 这种胶原膜很少引起炎症反应， 并促进成纤维 细胞粘附。用 WQ 照射交联的胶原膜不会引起炎症反应。宿 主的糖蛋白快速渗入胶原膜， 并逐渐替代。由于胶原膜薄， 常 通过包埋尼龙织物进行加固， 便于操作， 在覆盖 ! 度、 " 度烧 伤创面中有明显的优势。近年来研发的 I(*-%"), 就是在硅树
［R］ 脂上将尼龙织物包埋其中的胶原膜 。
左旋聚脯氨酸螺旋形成右手三螺旋结构， 增强胶原抵抗 蛋白酶消化的能力。原胶原分子内部的醇醛缩合反应， 使三 螺旋结构更加紧凑和稳定， 分子间的醛胺缩合反应， 使可溶性 原胶原变成不溶性胶原， 进一步稳定胶原结构， 增强胶原纤维 韧性， 对抗张强度有重要作用。但通过有机酸浸溶或胃蛋白 酶消化的方法， 可以消除交联， 解聚纤维， 获得组织工程中可 以方便应用的可溶性胶原单体， 而不影响胶原分子的三螺旋
［++］ 上 。目前该类皮肤替代物中已有市售的是 >?(,4/05 （ =/0567
［>］ 的形态发生因素 ， 在组织工程中得到广泛应用。
文献标识码： L
文章编号： （566N） >AB>2@NR@ 6726A6?26N 时暴露。由于胶原极低的抗原性， 一般机体不对其产生慢性 排斥反应， 因而在组织工程中可以安全应用。 由于富含二氨基二羧基氨基酸碳水化合物， 胶原具有很 强亲水性， 十分适合种子细胞如成纤维细胞的粘附与生长。 而细胞表面存在类似纤连蛋白的糖蛋白， 对胶原表面的特定 区域有高度亲和性， 因此胶原移植物可吸引成纤维细 胞 进
［5］ 结构的稳定性 。
"#"
胶原海绵
胶原海绵一般通过冷冻和冻干胶原分散相
胶原的抗原决定簇主要在端肽， 其次是三螺旋结构， 通过 胃蛋白酶的消化和交联剂的交联作用， 可进一步减弱胶原的 抗原性， 而第 N 抗原决定簇是不定型的决定簇， 只在胶原变性
而获得， 由于大量孔道间的联系和结缔组织大分子的结合， 因 而促进创面组织的浸润。细胞在海绵中向内生长有赖于其多 孔性纤维结构。目前已可市场供应的有 S)’,$%":H 和 F,3")"1:H