胶原蛋白的制备及用作生物医用材料的研究进展_周丽珍

具体的流程设计可根据需要而定。最后经过透 析得到的产品已是比较纯的1（可能含有少量不同类 型的 1） ，可以满足许多应用要求。若要求更高纯 度，则要进一步纯化。抗原性是评价生物材料的重要 标准，由于肽链末端的氨基、羧基等抗原决定簇以 及非螺旋部分的端肽的存在，1 仍表现一定抗原性。 酶降解法（多用胃蛋白酶）可将1分子中两端非杆状三 螺旋结构里的肽链水解，末端肽（尾肽）被切除，约 70％～80％的近似完整 1 分子都能解聚出来而被提 取，产物也由于末端肽被切除而使抗原性变低，组织 相容性更好［2］。也可以用酸降解法提取可溶性 1，但 易引起1 螺旋结构破坏，且不能有效地去除端肽，影 响 1 的生物学特性。对以组织基质使用的材料，应 保留端肽，目的是保存交联位点，赋予组织材料所需
factor
β 1,
TGF
β
）的缓释载体，用于骨修复也有成
1
功的报道［ 18 ］ 。1 还可作为其他活性物质的缓释载
体，比如激素、疫苗等［19,20］ 。
1 膜作为眼内的药物递质、缓释药库的作用也
备受关注。为了在眼内达到有效的药物浓度和维持
一定的作用时间，需要适合的缓释载体。将药物分子
嵌入 1 膜中，药物能完全有效地通过 1 膜和角膜相
于用于小型皮肤缺损的创伤修复有重要的意义，1
的膜或凝胶用于创面，可促进上皮细胞的增生修
复，从而加速创面的愈合［11,12］。1 还可用于制作人工
真皮，作为基质网架，再植入成纤维细胞，是一种理
想的皮肤替代品［13］ 。
1 与血小板结合，可激活血液凝固因子，形成血
栓阻止流血，是很好的止血剂［14］。特别是在治疗器
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［5］ 李彦春, 靳立强, 危东发, 等. 酶法提取牛皮胶原蛋白的研究 ［J］. 中国皮革, 2002, 31（2）:6-9.
牧和家禽加工业以及生物技术的发展，为提取1提供 了广泛的原料来源，其制备方法也有了新的发展。 1 1的制备 1.1 1的提取与纯化
1 分子结构稳定，在机体内分布有一定的组织 特异性，因此在提取 1 前要首先了解原料的来源、 所含 1 的类型和结构特点，然后再决定提取方法。
目前制备 1 的一般步骤如下［2～5］：
官，如肝、脾等的创伤效果较好。其止血产品主要有
胶原海绵、微晶胶原、粉状及片状的 1 止血剂等［15］。
2.2 缓释材料
目前比较成功的应用除作一般体内药物缓释载
体外，主要用作眼科的药物缓释载体，以及有生物活
性的多肽蛋白类药物的载体，如生长因子等。
骨形成蛋白（或称骨形态发生蛋白，bone mor-
phogenetic protein，BMP）是一类特殊的骨生长因
elastic system remodeling in a reconstructed skin transplanted on nude mice［J］. Matrix Biol, 2001, 20（7）:463-473. ［12］ Maeda M, Kadota K, Kajihara M, et al. Sustained release of human growth hormone（hGH） from collagen film and evaluation of effect on wound healing in db/db mice［J］. J Controlled Release, 2001, 77（3）: 261-272. ［13］ Kremer M, Lang E, Berger A. Organotypical engineering of
收稿日期：2003-10-09 作者简介：周丽珍（ 197 7） ，女，硕士研究生，专业方向：糖类 物质及其药物的制备与生物利用。 Tel：020-87113843 E-mail：gz zho ulizh en@ 16 3.c om
要的完整结构。 1.2 基因重组人1
动物来源的 1 应用于人体可能存在排异反应， 也可能带有不明病毒、病菌，特别是近年随着与动 物源有关疾病的出现，如疯牛病、口蹄疫等，迫使人 们开始寻求动物以外的 1 来源。有许多学者利用基 因工程技术，生产重组人 1，产品具有安全性好、重 现性好、质量稳定等优点。重组人1常用的宿主细胞 有哺乳动物、昆虫、酵母、大肠杆菌、转基因烟 草、转基因鼠、转基因蚕细胞等［6］。应用于人体的 重组人 1 生产细胞体系，要求具有较高的 1 表达量 以及较强的脯氨酰羟化酶（prolyl hydroxylase）活力。 因为羟基化不足、缺乏羟脯氨酸的 1，其结构在人 体生理温度下热力学不稳定［6］。但利用上述各种宿 主细胞生产重组人 1，普遍存在 1 表达量不足和酶活 力低的问题。目前已有学者采用多重基因表达技术， 使 1 和高活力的酶可以共同表达，逐步解决了以上 的问题［ 7～10］ 。
胶原蛋白（ 1 ） 是动物结缔组织中重要的结构蛋 白，目前认为有 19种1 和10种以上的胶原样蛋白［1］。 1 对维护细胞、组织、器官的正常功能和损伤修复 有重要作用。1 具有良好的生物学特性，其抗原性 低、生物相容性好并可在体内降解，近年来对 1 的 研究及应用发展较快。1 除了具有一定的药效作用 外，还可作为生物医用材料，如用作组织修复材料、 止血材料、药物缓释材料、细胞培养基质材料等。畜
（华南理工大学轻工与食品学院轻化工研究所，广东广州 ５１０６４１）
摘要：对动物结缔组织中重要的结构蛋白质——胶原蛋白提取、纯化的研究进展及其作为生物医用材料的新应用进行了 综述。 关键词：胶原蛋白；提取；纯化；生物医用材料 中图分类号：Q512.6 文献标识码：A 文章编号：1001-8255（2004）12-0761-03
1 凝胶三维培养组织细胞模型的建立，是细胞 培养技术的重大创新，丰富了组织工程学的内容， 特别是三维培养肿瘤细胞，可以在体外观察到细胞 的生物特异性和检测抗癌药物对细胞的作用效果， 这对攻克癌症的研究有十分重要的意义。
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虽然对 1 的制备和应用的研究不断，但目前仍 存在一些有待解决的问题。应该加强对产品的质量 控制以达到质量标准化。对于提取的产品，要注意 其原料的来源，考虑其安全性、免疫原性及感染性疾 病影响等因素，进行检疫、毒性测试以保证安全性； 基因工程产品用于人体，要进行致癌、致畸等相应 的试验测试；由于 1 在体内可生物降解，在作为组 织修复材料和药物缓释材料时，要对其进行一定处 理，控制适当的降解速率，与应用目的相匹配，使其 可以完成组织修复，可以控制药物释放达到疗效。
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进一步的临床应用持谨慎态度。
2.3 体外三维培养组织细胞的材料
1 凝胶作为组织细胞的培养系统，具有立体的
三维网状结构，与细胞在体内的生长环境结构十分 相似［23,24］。它不仅可作为细胞在体外非特异性的生 长支持物，而且对细胞立体的组织学结构形成有一 定的影响，细胞在其中的形态及运动等与在活性体 中十分相似，因此，利用 1 凝胶体外三维培养，可 进行各种组织细胞的特性研究。通过三维培养某些 组织细胞来模拟活性体情况，如甲状腺细胞、角膜 细胞的培养，借以研究细胞生长与组织发生的作用 关系［25,26］。大部分肿瘤细胞都能在 1 凝胶中生长，并 保持原有的形态学特征和生物学特性［27］。因此 1 凝 胶也可以用于体外测试癌细胞对药物的敏感性［28］， 为体外评价及抗癌药物初筛作准备。1 凝胶中的营 养成分是预先一次性加入，其含量会随着细胞生长 而减少，从而影响细胞的生长状态，因此细胞培养过 程中要注意解决其培养模型内部的营养供应问题。 3 问题与展望
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［9］ Merle C, Perret S, Lacour T, et al. Hydroxylated human homotrimeric collagen Ⅰ in agrobacterium tumefaciens-
子，可异位诱导骨的形成（BMP-induced heterotopic
bone formation）。目前，以 BMP 与某些载体材料
相结合、1 作为缓释系统百度文库复合植骨材料受到广泛
的关注［ 16,17］ 。1 作为缓释材料与 BM P 结合，可明
显促进 BMP 活性的发挥，对机体硬组织修复有重要
意义［18］。1 作为转运生长因子（transforming growth
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胶原蛋白的制备及用作生物医用材料的研究进展
周丽珍，陈 玲，李 琳，李 冰，张喜梅
接触，如同眼表面的“药库”［21］。随着 1膜的逐步降
解，药物也就逐步释出，起到缓释作用。载药 1 膜常
用于眼科手术后、角膜炎症及创伤等［22］。目前 1 在
眼科疾病治疗中的应用正逐步展开，但也有学者认
为［22］，1 的应用虽然有大量的动物实验基础，但是
人体试验依据，尤其是随机试验仍嫌不足，所以对其
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2 1在生物医用材料领域的应用
2.1 皮肤修复材料、止血剂和代血浆
1 用作美容修复材料，能有效消除皱纹。1 对