膠原蛋白在生物醫藥工程中的應用研究進展

何靜

（陜西學前師范學院化學與化工系，陜西 西安 710100）

膠原蛋白在生物醫藥工程中的應用研究進展

何靜

（陜西學前師范學院化學與化工系，陜西 西安 710100）

膠原蛋白是用途最廣泛的生物材料之一，其良好的生物相容性和安全性使其成為生物醫藥工程材料的主要來源。膠原蛋白可制成膜、海綿、微膠囊、水凝膠等用于藥物傳輸系統的材料，亦可制成人工皮膚、人工骨、人工血管等用于組織工程的材料。本文針對膠原蛋白在生物醫藥工程中的應用進行了綜述，并探討了其中各個領域的優缺點。

膠原蛋白；生物材料；藥物傳輸系統；組織工程

膠原蛋白是哺乳動物中含量最豐富的蛋白，大約占機體總蛋白量的20-30%，在人體組織和器官的形成過程中發揮著重要作用，而且與機體細胞的多種功能表達有著密切關系。與其他天然聚合物（如白蛋白和明膠）相比，膠原蛋白表現出良好的生物降解性、弱抗原性以及優越的生物相容性［1］。

膠原蛋白用于生物醫藥工程材料的主要優點體現在：在活的生物體中廣泛存在且易于提純；弱抗原性；生物降解性及生物可重復吸收性；無毒，生物相容性良好；與其他生物活性成分的協同性；生物可塑性；止血性；生物降解速度可控；易改性成所需的材料；與合成聚合物相容性良好。

1　以膠原蛋白為基體的藥物傳輸系統

1.1海綿

膠原蛋白海綿在治療嚴重燒傷和多種類型的創傷方面有著廣泛的用途，能夠吸收大量的組織滲出液，防止濕傷口干結而起到潤滑作用［2］。膠原蛋白海綿的植入實驗表明燒傷部位皮膚的修復速度加快［3］。為了獲得更好的彈性和流動性，可將膠原蛋白與其他材料進行復合，例如彈性蛋白、纖連蛋白和葡糖氨基聚糖類物質。

膠原蛋白海綿用作藥物傳輸系統具有多方面的優勢，如殺精劑實現可控釋放、降低組織刺激性、無副作用，幾天后膠原自動被機體吸收。其主要缺點為難以保證充足的供應、較難保存、機械強度較差。

1.2水凝膠

在膠原蛋白用于可控的藥物傳輸系統方面，較為成功的一個應用實例是以膠原蛋白為基體的可注射型水凝膠。將膠原蛋白與腎上腺素復合制成可注射型水凝膠以傳輸5-氟尿嘧啶，可用來治療癌癥［4］。將上述水凝膠給實驗小鼠瘤內注射后，可觀察到5-氟尿嘧啶通過擴散的方式逐漸消失，其治療效果有所改善。皮下注射可溶性膠原蛋白的實驗表明：膠原蛋白具有修復皮膚損傷的功能［5］。

2　以膠原蛋白為基體的組織工程系統

2.1人工皮膚

Ⅰ型膠原蛋白，因為其較高的機械強度和較好的生物相容性適合制備人工皮膚［6］。以膠原蛋白為基體制備人工皮膚，不僅有利于表皮細胞和成纖維細胞的生長繁殖，而且能夠增強其與創面的黏附，降低出血和細菌感染的幾率，從而提高人工皮膚移植的成活率。

2.2人工骨

膠原蛋白可誘導骨組織產生某些蛋白質，如骨形態發生蛋白2（rhBMP-2）［7］。由于其所具有的骨誘導性活性，近年來膠原蛋白廣泛用于制備人工骨材料［8］。將Ⅰ型膠原蛋白與N-端肽交聯制備的復合材料可用于骨吸收的標志物，而且在臨床上可用于前列腺癌和乳腺癌發生骨轉移的標志物［9-10］。

綜上所述，作為一種生物材料，膠原蛋白在藥物傳輸系統和組織工程方面有著廣泛的用途。通過對藥物傳輸系統本質的研究，可在設計有效配體時確定必需的參數，而且為組織生長和分化提供指導，對明確特定組織基因表達的生物活性信號具有重要意義。因此，以膠原蛋白為基體的生物材料將是今后生物醫藥工程應用中的一種常見基質。

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［10］Kobayashi Y，Ochi M，Tokue A.Clinical usefulness of crosslinked N-telopeptide of type I collagen as a bone metastatic marker in patients with prostate cancer：comparison with serum PICP，PINP and ICTP［J］.Hinyokika，2000（46）：869-872.

Research Progress of Collagen Protein Application in Biomedical Pharmaceutical Engineering

He Jing
（School of Chemical and Chemical Engineering，Shanxi Xueqian Normal University，Xi'an Shanxi 710100）

Collagen proteinis one of the most widely used biological materials，its good biocompatibility and safety makeit become a major source of biomedicalpharmaceuticalengineering materials.Collagen can be made into mem?brane，sponge，micro capsule，hydrogel and other materials used in drug delivery system，can also be made into ar?tificial skin，artificialbone，artificial blood vessels and other materials used in tissue engineering.In this paper，the application of collagen protein in biological pharmaceutical engineering is reviewed，and the advantages and disadvantages of variousfields are discussed.

collagenprotein；biological materials；drug delivery system；tissue engineering

R318

A

1003-5168（2015）05-0104-2

2015-4-26

陜西學前師范學院校級科研基金項目（2014QNKJ072）。

何靜（1987-），女，碩士，助教，研究方向：蛋白質工程。