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。
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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 ［#、 $］
， 同时， 也为创面的愈合提供更为
合成释放到细胞外， 然后在胶原分子螺旋部分的特定部位裂 解出 % 个酶链， 形成凝胶多肽， 在细胞外再被中性蛋白酶水解 或被白细胞或巨噬细胞吞噬， 在细胞内被溶酶体酶降解。 降解胶原的肽链内切酶主要分为 E 类： （ +） 金属蛋白酶； （;） 丝氨酸蛋白酶； （%） 半胱氨酸蛋白酶； （E） 天冬氨酸蛋白酶。 金属酶和丝氨酸蛋白酶在生理 ?F 条件下降解作用最佳。半 胱氨酸蛋白酶 （组织蛋白酶 &、 和天冬氨酸蛋白酶 （组 F、 G、 H） 织蛋白酶 2） 在酸性的细胞作用最佳， 但仍以吞噬胶原片段的 细胞内溶酶体发挥作用为主。随着环境改变， 蛋白酶可协同 消化胶原， 但重吸收中， 细胞内消化不占主导地位。 "#% 胶原降解的最终结局 不同的降解酶通过化学修饰或 浓度梯度的方式激活， 将变性的胶原移植物消化成可利用的 氨基酸。但为防止盲目损伤组织， 机体内也存在多种抑制剂， 调节蛋白分解， 如分布广泛的 " 局部存在的金属 ; 7巨球蛋白， 等。 蛋白酶组织抑制剂 （8I:DH） 化学交联胶原移植物对酶的消化相对稳定， 降解慢， 且降
［)］ ［)］
。
根据支撑物不同， 可将这种气液界面培养分成 % 类： （ +） 合成膜： 在生物膜即生物合成敷料上培养新生儿成纤维细胞， 可获得有活性的皮肤替代物， 临时覆盖烧伤切痂创面。目前 市售产品主要有 &,-./01’、 胶原 2’/304/056789 和 2’/304/05统胶原敷料 在组织工程中， 胶原主要通过溶解和提纯， 再按适当的形
状重建和重新聚合材料。迄今为止， 在医学上应用的胶原敷 料主要有胶原膜和胶原海绵。 "#! 胶原膜 胶原膜是将胶原涂抹于异丁烯酸表面而获得。 动物实验表明， 这种胶原膜很少引起炎症反应， 并促进成纤维 细胞粘附。用 WQ 照射交联的胶原膜不会引起炎症反应。宿 主的糖蛋白快速渗入胶原膜， 并逐渐替代。由于胶原膜薄， 常 通过包埋尼龙织物进行加固， 便于操作， 在覆盖 ! 度、 " 度烧 伤创面中有明显的优势。近年来研发的 I(*-%"), 就是在硅树
［R］ 脂上将尼龙织物包埋其中的胶原膜 。
左旋聚脯氨酸螺旋形成右手三螺旋结构， 增强胶原抵抗 蛋白酶消化的能力。原胶原分子内部的醇醛缩合反应， 使三 螺旋结构更加紧凑和稳定， 分子间的醛胺缩合反应， 使可溶性 原胶原变成不溶性胶原， 进一步稳定胶原结构， 增强胶原纤维 韧性， 对抗张强度有重要作用。但通过有机酸浸溶或胃蛋白 酶消化的方法， 可以消除交联， 解聚纤维， 获得组织工程中可 以方便应用的可溶性胶原单体， 而不影响胶原分子的三螺旋
［++］ 上 。目前该类皮肤替代物中已有市售的是 >?(,4/05 （ =/0567
［>］ 的形态发生因素 ， 在组织工程中得到广泛应用。
文献标识码： L
文章编号： （566N） >AB>2@NR@ 6726A6?26N 时暴露。由于胶原极低的抗原性， 一般机体不对其产生慢性 排斥反应， 因而在组织工程中可以安全应用。 由于富含二氨基二羧基氨基酸碳水化合物， 胶原具有很 强亲水性， 十分适合种子细胞如成纤维细胞的粘附与生长。 而细胞表面存在类似纤连蛋白的糖蛋白， 对胶原表面的特定 区域有高度亲和性， 因此胶原移植物可吸引成纤维细 胞 进
［5］ 结构的稳定性 。
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胶原海绵
胶原海绵一般通过冷冻和冻干胶原分散相
胶原的抗原决定簇主要在端肽， 其次是三螺旋结构， 通过 胃蛋白酶的消化和交联剂的交联作用， 可进一步减弱胶原的 抗原性， 而第 N 抗原决定簇是不定型的决定簇， 只在胶原变性
而获得， 由于大量孔道间的联系和结缔组织大分子的结合， 因 而促进创面组织的浸润。细胞在海绵中向内生长有赖于其多 孔性纤维结构。目前已可市场供应的有 S)’,$%":H 和 F,3")"1:H