胶原蛋白材料特征及改性

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1、胶原蛋白材料特征及改性1、胶原蛋白制备生物医学材料的特征1.1胶原蛋白的生物学性质与功能胶原蛋白的生物学性质与功能主耍表现在：(1)低抗原性，与其它具有免疫原性的蛋口质相比，胶原蛋口的免疫原性非常低。过去人们曾认为胶原不具有抗原性，近十年来的研究表明:胶原具有低免疫原性，不含端肽时免疫原性尤其低；(2)可生物降解性(易被人体吸收);由于天然胶原紧密的螺旋结构，大多数蛋白陋只能打断胶原侧链，只有特定的蛋白酶才能使胶原蛋白肽键断裂。在胶原晦的存在下，胶原的肽键将逐渐打断而水解，胶原肽链的断裂随即造成螺旋结构的破坏，从而胶原将被蛋白陋彻底水解

2、，这就是胶原的可生物降解性，可生物降解性是胶原蛋白能作器官移植材料被利用的基础。(3)生物相溶性，是指胶原蛋白与宿主细胞及组织之间良好的相互作用。因胶原蛋口本身就是构成细胞外基质的骨架，胶原分子特有的三股螺旋结构及其交联形成的纤维或网络构成细胞重要组成成分，故胶原材料无论是在被吸收前作为新组织的骨架，还是被吸收同化进入宿主，成为宿主组织的一部分，都与细胞周I韦I的基质有着良好的相互作用，表现出相互彫响的协调性，并成为细胞与组织正常生理功能整体的一部分。(4)细胞适应性和细胞增殖作用，可与细胞相互作用并能影响细胞形态，各种细胞可在体内及体

3、外直接或间接与不同类型的胶原作用，并通过这种作用控制细胞的形态、运动、骨架组装及细胞增殖少分化;胶原有利于细胞的存活和生长,不仅能促进细胞的增值分化，而且对细胞的分裂机能也有效果；(5)促进血小板凝聚;胶原纤维一口与血液接触，流动血液中的血小板立刻与胶原纤维吸附在一起，发生凝聚反应，生成纤维蛋白，并形成血栓，进而血浆结块阻止流血，达到促凝血作用。(6)力学性能;天然胶原紧密的螺旋结构对高强度的力学性能起重要作用，在生物体屮，胶原是为结缔组织提供强度的主要蛋白组分，因而可在广范围内满足肌体对机械强度的耍求。1.2胶原蛋口制备住物医学材料的

4、特点前述生物学特性与功能，使得胶原蛋白成为最有用的牛•物材料之一，在牛物医学领域具有广泛用途。因胶原易加工成型，故纯化的胶原蛋白nJ制成许多不同形式的材料，如膜，带，薄片，海绵，珠体等，但以膜形式应用的报道最多。胶原制备膜用于生物医学，除具冇生物可降解性、组织可吸收性、生物相容性、弱抗原性外，还主要有:亲水性强，抗张强度高，具有类似真皮的形态结构，透水透气性好;高抗张强度和低延展性决定的生物册性;官能团多，可进行适度交联改性，从而可控制其主物降解速度;可调节溶解（溶胀）性;与其它牛物活性组分一起使用，具有协同效应;可与药物相互作用;交联

5、或酶处理去端肽可使抗原性降低，可隔离微主物，有主理活性，如有血凝作川等优点。同时也存在以卜缺点:胶原的分离纯化及加工处理复杂，分离的胶原交联密度、纤维人小等具有多样性。酶解胶原速度多变，条件难于控制;且纯胶原干燥后质地脆，成膜能力并不强，其膜延展性低，易干裂，抗水性差，遇水易溶胀，在体内易降解，潮湿环境屮易受细菌侵蚀而变质，此外还可能导致一些副反应，如组织钙化等。故实际应用屮，常常通过一定方法将胶原蛋白改性，通过改性避免胶原蛋白制备材料的缺点，提高胶原的拉伸强度及抗降解能力，降低膨胀率，改善胶原的力学性能与抗水性。2、改性方法迄今为止，

6、已见冇许多对胶原蛋白改性的报道，其改性的手段主要冇:（1）交联改性法，（2）通过与其它高分子材料共混改性，该法也是胶原基材料制作中常用的方法，以下分别阐述胶原蛋白的这些改性方法的研究现状。2.1交联改性法指使胶原分子内部和分子间通过共价健结合提高胶原纤维的张力和稳定性的方法。该法乂分为物理方法、化学方法和低温等离子体法，主物学方法;其中物理方法、化学方法是最常用的交联改性方法，生物学方法改性胶原蛋白主耍在研究有关动物老化的主命现象屮涉及，在研制胶原基主物医学材料小少见报道。2.1.1物理方法通过物理手段对胶原蛋白改性有紫外线照射、重度脱

7、水、入射线照射和热交联等方法。胶原溶液如被紫外线等照射，将在分子间产牛交联，粘度增加，牛成凝胶。H前常用的紫外线交联胶原膜的方法是将胶原膜放在铝箔上，距离254nm紫外灯20cm高度，照射1〜5h。前儿年Weadock［3］对紫外线照射的胶原膜进行力学性能和胶原酶试验表明:交联胶原膜的萎缩温度Ts和抗胶原酶解的能力均显著高于未交联胶原膜。重度脱水也是胶原蛋口物理改性屮常使用的方法，该法是通过脱水导致胶原分子间交联，从阳增加变性温度，改善胶原的性能。近年有研究者川该法改性了胶原膜，结果表明：改性后胶原膜牛物相容性提高，降低了水溶性，影响了

8、膜与成骨细胞的生物相容性［4］。物理方法改性原蛋白的优点是可避免外源性有:毒化学物质进入胶原内，缺点是胶原膜交联度低，且难以获得均匀一致的交联。2.1.2化学方法化学方法比物理方法改性交联度高，且能获得均匀