可注射型天然高分子软骨组织支架材料

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1、卢凌彬等：可注射型天然高分子软骨组织支架材料1751可注射型天然高分子软骨组织支架材料**卢凌彬，张苹，曹阳(海南大学理工学院热带生物资源教育部重点实验室，海南海口570228)摘要：作为理想的组织工程支架材料，可注射水凝型软骨组织支架材料的胶原、纤维蛋白和海藻酸盐的特胶材料受到医学和材料学领域科学家的广泛关注，而天征和研究现状进行了综述。然高分子材料由于具有良好的生物相容性和安全性，在这一领域备受青睐。综述了胶原、纤维蛋白和海藻酸盐2胶原在用于可注射型软骨组织支架材料方面的特征和研究胶原蛋白(Collagen)又称胶原，是由三条肽链拧成现状，展望了这一领域的发展。的螺旋形纤维状蛋白质（如图1

2、所示）。胶原蛋白是动关键词：可注射软骨材料；凝胶；胶原；纤维蛋白；物结缔组织重要的蛋白质，结缔组织除了含60%～70%海藻酸盐的水分外，胶原蛋白占了约20%～30%，因有高含量的中图分类号：R318.08文献标识码：A胶原蛋白，结缔组织具有了一定的结构与机械力学性文章编号：1001-9731(2007)增刊-1751-04质，如张力强度、拉力、弹力等以达到支撑、保护的功1引言能。随着科学技术的发展，人们对胶原的认识逐步深入，研究发现胶原具有许多独特的结构、生化及生物学性软骨是一种再生能力很差的组织，由于外伤等原因质，这些性质使得胶原在生物医学领域显示出日益广阔所导致软骨缺损的修复是临床医学所面

3、临的难题，目前的应用前景。主要采用自体移植或异体移植的方法加以修复。自体移植存在供体组织少，术后易导致供区畸形和感染等缺点，而异体软骨移植目前尚未解决软骨细胞活性与免疫原性之间的矛盾，两者均难以达到满意效果。自20世纪80年代组织培养技术开创以来，组织细胞移植修复组织缺损为解决这一难题提供了新的方法。它将体外分离的组织细胞种植于可降解材料支架上，在体外或体内培养，最终形成新的功能性组织。作为理想的组织工程支架材料必须具备以下条件：良好的生物相容性；可降解性；材料能被逐渐吸收，为新生组织所代替；容易塑型，移植后可保持稳定的形态；组织细胞能附于支架上，并分化增殖形成功能性组织。根据临床上软骨缺损和

4、畸形整复的不同需求，目前的工程化软骨研究主要集中于两种不同的软骨构建方法，即可注射型和特定形态软骨方面。可注射软骨是指图1胶原蛋白的微观形貌Fig1Microimageofcollagenprotein胶原蛋白主要有4种形态：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ以可注射的可降解生物材料作为软骨细胞的载体，通过型。其中Ⅱ型胶原蛋白具有良好的弹性，可起到抗压、组织工程的方法，将软骨细胞/载体复合物注射入机体减少摩擦等作用，赋予了软骨所具有的种种特性。而正 内，形成软骨组织，从而达到修复软骨缺损的目的或用由于胶原蛋白Ⅱ型是软骨组织的主要组分，因此利用Ⅱ 于外科整形。可注射型软骨具有创伤小、操作简单、可塑性强等优点而

5、成为软骨组织工程的一个热点[1~4]。最型胶原蛋白可实现软骨组织的替代和修复。初的可注射型软骨是直接注射软骨细胞悬液，由于缺乏2.1胶原用作生物材料的优越性三维载体支架的生长环境，只有小的软骨结节形成。目2.1.1优良的机械性能前用于可注射软骨研究的材料主要是水凝胶，如胶原凝 胶、琼脂糖凝胶、纤维蛋白凝胶、海藻酸盐凝胶[5,6]和胶原单体是原胶原，原胶原分子为细长的三股螺旋链结构。胶原分子间依靠氢键、离子键、疏水作用来维氧化聚乙烯凝胶[7]等等[8~11]。针对广泛用于制备可注射持构像稳定，除这些作用外，分子内和分子链间的交联*基金项目：海南省自然科学基金资助项目（80631）收到稿件日期：2

6、007-03-19通讯作者：卢凌彬作者简介：卢凌彬，女，博士，副教授，研究方向为功能高分子材料。17522007年增刊（38）卷赋予胶原高度的物理化学稳定性。胶原纤维具有很高的可用于制备人工皮肤、人工食道、人工心肺气管、烧伤机械强度的重要原因，在于胶原中的天然交联。因此，保护膜、手术缝合线、填充物、注射针筒、血袋、引流作为生物体中为结缔组织提供强度的主要蛋白成分，胶插管及植入体(implant)、人工脏器止血剂（如止血绵）、原能在广泛的范围内满足肌体对机械强度的要求。同微胶囊、皮下注射剂、避孕海绵等产品，其在国外发达时，胶原的这种结构特点有利于组织在受到外力作用国家中已进入运用普及阶段。时，使

7、作用的能量耗散，避免胶原破裂。2.1.2可生物降解性3纤维蛋白胶原具有紧密牢固的螺旋结构，绝大多数蛋白酶只 纤维蛋白原是血液中的重要成分，正常情况下呈液能打断胶原的侧链，但胶原酶的水解作用能打断胶原肽 态，经激活后可以形成具有多孔网状结构的固态聚合物键，肽键一旦断裂，其螺旋结构随即被破坏，断裂的胶 凝胶，即纤维蛋白。早期纤维蛋白被用于气胸和乳糜漏原多肽可以被蛋白酶彻底水解。胶原蛋白能被生物降 的封