第四章 胶原蛋白在医学及工业上的用途

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1、第四章胶原蛋白在医学及工业上的用途 由于胶原蛋白具有下列特殊性质，因此能发挥多种生物功能：1. 组织与架构2.支持及保护3. 生物力学物性----强韧性及延展性4. 控制分子通透性5.促进伤口愈合与组织修复6. 调节细胞与组织的生物功能胶原蛋白生体高分子化合物目前用途非常广泛，遍及医药、化工、食品等领域（表四），产品有各种不同形状及用途（表五），并依其形状，配合各项用途。其中生医材料与药品方面的应用是热门研究的课题。 表四胶原蛋白的应用：机能各种应用生医材料人工皮肤、人工食道、人工气管、烧伤保护膜医药品与医学用途整

2、形外科、缓释性药物、膀胱失禁用药等化妆品护肤霜（膏）（保水性）、润发剂等食品工业保健食品、饮料化工原料涂料、塑料、油墨等研究用途细胞培养用、生物感测器、生物反应器担体膜、血小板凝集用试药其他胶原蛋白与树脂结合偿还香烟滤嘴与滤过剂之材料 表五胶原蛋白的用途：项目用途美容医学脸部皮肤组织的修补，如：皱纹的消除及凹洞的填补整容造型鼻形改造、丰颊、下巴重建、眼袋消除、唇形美化、耳垂加大临床治疗尿失禁的治疗、声带修补、骨折再生、人造皮肤、齿槽重建、牙周病的组织再生目前许多医学研究单位，正尝试将胶原蛋白做成各种不同用途的临床实

3、验，如用处理过含用丰富胶原蛋白的生猪皮，覆盖在烧、烫伤病患的伤口上;利用提炼出来的胶原蛋白，促进移入表皮细胞与生长能力，大幅缩短伤口愈合的时间，提高烧烫伤病患的存活能力。由于胶原蛋白具有保护、支持人体组织与骨骼张力强度以及具有粘性、弹性等特性，所以可作为生医材料，用在骨科、整形外科、皮肤科、心脏血管外科、神经外科、牙科及眼科等，在临床应用的前景看好。另一方面，由于胶原蛋白可有效改善关节炎及骨质疏松症。由于胶原蛋白是构成骨骼中骨质之主要蛋白质成分，在缺乏胶原蛋白的情况下，不易固定钙质，钙质流失的情况将无法获得改善，容

4、易影响到骨质的密度而有骨质疏松的情形发生。关节与软骨间的胶原蛋白，能够强化关节软骨在运动摩擦时的润滑度，降低关节炎的发生率，同时可避免关节退化症。一、生物医学材料必备特性生医材料广泛地应用于所有医疗器材中，像注射筒、血袋、引流插管及植入体（implant）、人工脏器等，这些生医材料不断地研发改良，其中最富挑战性，最被科学界、医学界关心研究的即为植入性，需直接与生物体接触的植入体及人工脏器等生医材料的发展。生医材料必备的特性有：1. 具有生体机能2.  无毒性3.  可杀菌消毒性4.  适当机械学性质5.  生体适合

5、性但依使用目的，各种特性的得重要性有很大的不同。（一）具有生机体能目前生医材料能够做的功能仅限于简单的物质分离或是生体构造的支持;例如血液有毒物质的过滤（人工肾脏），血液输送（人工心脏），力的传达，缓冲（人工关节）等，与人体所具有的生理功能（新陈代谢、内分泌等高层次的化学的反应）相关甚远。唯一般短暂的代行人体功能尚可达到目的。（二）无毒性所谓毒性指的是发烧、溶血、过敏与致癌等身体不良的作用，这些是由于低分子或高分子（往往是由于强碱性）所引起的细胞伤害，以及由于抗原侵入引起的生体防御反应，或是反复的机械刺激所引起，这

6、些原因可经由高分子材料的纯化、化学处理等方法消毒。（三）可杀菌、消毒性生医材料因使用于人体，使用前需防备微生物混入或附着于材料上面。目前采用的杀菌或消毒法有加热法（直接加热、蒸气加热、煮沸法），气体消毒（环氧乙烯、甲醛消毒法），放射线照射与无菌过滤法。高分子材料常用环氧乙烯气体消毒;将来放射线照射法将会更普及，所使用的反射线有咖马线、电子线和紫外线，但部分高分子材料会因照射而降低其力学性质。（四）调和的力学性质高分子材料所具备的机械力学性质大致可符合生医之用，唯有时为了使它发挥功能而牺牲机械强度;例如由于放射线杀菌

7、引起的机械劣化;聚氯乙烯增韧剂的渗出，薄膜厚度的限制，隐形眼镜过于柔软等;大致上生医高分子材料短期间的机械强度无问题，唯较共同而需克服的问题为耐久或耐疲劳性;特别要求耐久的生医材料为人工血管、韧带与关节;原因是人体组织可依新陈代谢，不断的更新，唯人工材料除了利用手术重新替换别无他途。（五）生体适合性（Biocompatibility）过去使用生医学材料对生体适合性并不苛刻，唯将来的生医材料，此方面的要求势必要更为严格。体内用生体材料或长期使用的生医材料比体外用生医材料或短期使用者，对生体适合性的要求，自然更严格。所

8、谓生体适合性包括的范围甚广，大致来说包括下列内容：1. 整体生体适合性质如：力学性质的整合性2. 界面生质组织溶合性（硬组织、软组织）无刺激性（物理、补体、抗血栓性、抗包覆性）生体高分子材料以上述生体材料的条件来说是相当适合的，唯用在临床分析方面则较为不安定，例如使用各种分子薄膜固定化时，除可促进安定外，分离、纯化简单，可以多次使用，亦可构成电池以电位的变化