胶原蛋白生物材料的改性方法(胶原蛋白怎么与合成高分子共混)
1.胶原蛋白怎么与合成高分子共混
已见报道的与胶原共混的合成高分子有不可生物降解的聚甲基烯酸酯及丁烯酸酯、聚氨酯、聚酰胺和可生物降解的聚乙烯醇、聚乳酸、聚谷氨酸、聚乙醇酸等，20世纪80~90年代初最有代表性的是聚甲基丙烯酸羟乙酯（PHEMA）和聚乙烯醇与胶原共混，其报道集中于复合方法、复合机理、理化及生物学性能、材料表面和整体结构、表面修饰的方法和机理以及水凝胶的溶胀扩散等，尤其是水凝胶制备、作软组织替代、药物缓释等。
后来利用可生物降解的聚乳酸、聚乙醇酸、聚酸酐、聚谷氨酸、聚亚乙基四乙酸等与胶原共混改性制备可吸收外科缝线、组织工程支架材料（如组织引导再生材料）的相关研究相对增多。 不过合成高分子与胶原蛋白共混复合一些问题，如尼龙等不降解高分子材料不能进行生理代谢，与胶原蛋白复合后只能用做皮肤的外层敷料不能永久代替皮肤，而聚谷氨酸等可生物降解材料，如果相对分子质量小则强度不够，相对分子质量大难溶于水，溶解时还出现降解，影响材料的机械强度。
2.胶原蛋白的生物学性状
胶原作为医用生物材料，最重要的特点在于其低免疫原性，与其它具有免疫原性的蛋白质相比，胶原蛋白的免疫原性非常低。
人们甚至曾认为胶原不具有抗原性，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。胶原有三种类型的抗原分子，第一类是胶原肽链非螺旋的端肽，在天然和变性胶原中均存在。
由于2个不同种类的哺乳动物中间的胶原蛋白，其整个氨基酸序列变化不是很大，而且胶原蛋白的三螺旋区域有高度的进化稳定性，但在非螺旋的末端区域中有很大的变化性，在这区域中几乎50%以上的氨基酸残基表现出种属性变化，大量的研究和生产都集中在如何完全去除端肽，只要去除端肽就认为是安全的。第二类是胶原的三股螺旋的构象，仅存在于天然胶原分子中，即位于天然胶原蛋白的三螺旋结构中的抗原决定簇，会在分离和纯化过程中暴露出来，尤其是含α1和α2单链暴露出的中央端情况下更为明显。
第三类是α-链螺旋区的氨基酸顺序，只出现在变性胶原中。 免疫学分析和研究结果表明，使用胶原加完全弗氏佐剂，能对胶原产生多克隆和单克隆抗体。
由T细胞启动的对胶原蛋白免疫反应的证据是，位于重要组织相容性（H-2）部位上ⅠA或ⅠB亚区的免疫反应基因已被鉴定。胶原蛋白免疫原性的临床评价通常是皮肤过敏性测试（细胞免疫指数，迟发性Ⅳ型反应）和由反应型抗体的存在（体液免疫指数）来确定的。
实践证明，在患者身上进行这两种评价是合理的。在治疗前，用过敏剂量的植入性胶原对患者进行皮试，大约3%有潜在的反应，反复多次处理的患者，大约1%~2%会产生迟发性过敏性的临床病状，典型的症状包括局部水肿和红斑反应，有的还伴有硬化和瘙痒，持续时间4~6个月，个别甚至可达1年以上。
胶原蛋白是肌体自然蛋白，对皮肤表面的蛋白质分子具有较大的亲和力、较弱的抗原性、良好的生物相容性和生物降解安全性，可降解吸收，粘着力好。由胶原制成的手术缝合线既有与天然丝一样的高强度，又有可吸收性，在使用时既有优良的血小板凝聚性能，止血效果好，又有较好的平滑性和弹性，缝合结头不易松散，操作过程中不易损伤机体组织，对创面有很好的黏附性，一般情况下只需较短时间的压迫就可达到满意的止血效果。
所以胶原蛋白可以制成粉状、扁状及海绵状的止血剂。同时用合成材料或胶原蛋白在血浆代用品、人造皮肤、人工血管、骨的修复和人工骨和固定化酶的载体等方面的研究和应用方面都十分的广泛。
胶原蛋白分子肽链上具有多种反应基团，如羟基、羧基和氨基等，易于吸收和结合多种酶和细胞，实现固定化，它具有与酶和细胞亲合性好、适应性强的特点。另外，胶原易加工成型，故纯化的胶原蛋白可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，除具有生物可降解性、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塑性；官能团多，可进行适度交联改性，从而可控制其生物降解速度；可调节溶解（溶胀）性；与其它生物活性组分一起使用，具有协同效应；可与药物相互作用；交联或酶处理去端肽可使抗原性降低，可隔离微生物，有生理活性，如有血凝作用等优点。同时也存在以下缺点：胶原的分离纯化及加工处理复杂，分离的胶原交联密度、纤维大小等具有多样性。
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，潮湿环境中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。故实际应用中，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。
临床应用形式有水溶液、凝胶、颗粒剂、海绵和薄膜等。同样这些形状都可用于药物缓释，已获准上市和正在研发的胶原蛋白药物缓释应用大都集中在眼科中抗感染和青光眼治疗，创伤中的局部治疗及伤口修复的控制感染，妇科的宫颈发育异常和外科的局部麻醉等。
由于胶原蛋白广布于人体各组织中，系各组织中的重要成分并构成组织细胞外基质（Extracelluarmatrix,ECM），其性质是一种天然的组织支架材料。从临床应用的角度，人们用胶原蛋白制成各种各样的组织工程支架，如皮肤、骨组织、气管和血管支架等。
然而以胶原本身而言就有两大类，即纯胶原制备的支架和与其它成分复合而成的复合物支架。纯胶原蛋白组织工程支架具有生物相容性好、易加工、可塑性并能促进细胞黏附、增殖等优点，但也有胶原蛋白的力学性能差，在含水时难以塑形，无法支撑组织重建等不足。
其次在修复处的新生组织会产生各种各样的酶，将胶原蛋白水解，导致支架崩解，而采用交联或复合的方式能改善与提高。现已成功地将胶原蛋白基生物材料用于人工皮肤、人工骨、软骨移植和神经导管等组织工程产品。
有人用嵌入软骨细胞的胶原蛋白凝胶来修复软骨缺陷并尝试用上皮、内皮和角。
3.胶原蛋白的生物学性状
胶原作为医用生物材料，最重要的特点在于其低免疫原性，与其它具有免疫原性的蛋白质相比，胶原蛋白的免疫原性非常低。
人们甚至曾认为胶原不具有抗原性，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。胶原有三种类型的抗原分子，第一类是胶原肽链非螺旋的端肽，在天然和变性胶原中均存在。
由于2个不同种类的哺乳动物中间的胶原蛋白，其整个氨基酸序列变化不是很大，而且胶原蛋白的三螺旋区域有高度的进化稳定性，但在非螺旋的末端区域中有很大的变化性，在这区域中几乎50%以上的氨基酸残基表现出种属性变化，大量的研究和生产都集中在如何完全去除端肽，只要去除端肽就认为是安全的。第二类是胶原的三股螺旋的构象，仅存在于天然胶原分子中，即位于天然胶原蛋白的三螺旋结构中的抗原决定簇，会在分离和纯化过程中暴露出来，尤其是含α1和α2单链暴露出的中央端情况下更为明显。
第三类是α-链螺旋区的氨基酸顺序，只出现在变性胶原中。 免疫学分析和研究结果表明，使用胶原加完全弗氏佐剂，能对胶原产生多克隆和单克隆抗体。
由T细胞启动的对胶原蛋白免疫反应的证据是，位于重要组织相容性（H-2）部位上ⅠA或ⅠB亚区的免疫反应基因已被鉴定。胶原蛋白免疫原性的临床评价通常是皮肤过敏性测试（细胞免疫指数，迟发性Ⅳ型反应）和由反应型抗体的存在（体液免疫指数）来确定的。
实践证明，在患者身上进行这两种评价是合理的。在治疗前，用过敏剂量的植入性胶原对患者进行皮试，大约3%有潜在的反应，反复多次处理的患者，大约1%~2%会产生迟发性过敏性的临床病状，典型的症状包括局部水肿和红斑反应，有的还伴有硬化和瘙痒，持续时间4~6个月，个别甚至可达1年以上。
胶原蛋白是肌体自然蛋白，对皮肤表面的蛋白质分子具有较大的亲和力、较弱的抗原性、良好的生物相容性和生物降解安全性，可降解吸收，粘着力好。由胶原制成的手术缝合线既有与天然丝一样的高强度，又有可吸收性，在使用时既有优良的血小板凝聚性能，止血效果好，又有较好的平滑性和弹性，缝合结头不易松散，操作过程中不易损伤机体组织，对创面有很好的黏附性，一般情况下只需较短时间的压迫就可达到满意的止血效果。
所以胶原蛋白可以制成粉状、扁状及海绵状的止血剂。同时用合成材料或胶原蛋白在血浆代用品、人造皮肤、人工血管、骨的修复和人工骨和固定化酶的载体等方面的研究和应用方面都十分的广泛。
胶原蛋白分子肽链上具有多种反应基团，如羟基、羧基和氨基等，易于吸收和结合多种酶和细胞，实现固定化，它具有与酶和细胞亲合性好、适应性强的特点。另外，胶原易加工成型，故纯化的胶原蛋白可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，除具有生物可降解性、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塑性；官能团多，可进行适度交联改性，从而可控制其生物降解速度；可调节溶解（溶胀）性；与其它生物活性组分一起使用，具有协同效应；可与药物相互作用；交联或酶处理去端肽可使抗原性降低，可隔离微生物，有生理活性，如有血凝作用等优点。同时也存在以下缺点：胶原的分离纯化及加工处理复杂，分离的胶原交联密度、纤维大小等具有多样性。
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，潮湿环境中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。故实际应用中，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。
临床应用形式有水溶液、凝胶、颗粒剂、海绵和薄膜等。同样这些形状都可用于药物缓释，已获准上市和正在研发的胶原蛋白药物缓释应用大都集中在眼科中抗感染和青光眼治疗，创伤中的局部治疗及伤口修复的控制感染，妇科的宫颈发育异常和外科的局部麻醉等。
由于胶原蛋白广布于人体各组织中，系各组织中的重要成分并构成组织细胞外基质（Extracelluarmatrix,ECM），其性质是一种天然的组织支架材料。从临床应用的角度，人们用胶原蛋白制成各种各样的组织工程支架，如皮肤、骨组织、气管和血管支架等。
然而以胶原本身而言就有两大类，即纯胶原制备的支架和与其它成分复合而成的复合物支架。纯胶原蛋白组织工程支架具有生物相容性好、易加工、可塑性并能促进细胞黏附、增殖等优点，但也有胶原蛋白的力学性能差，在含水时难以塑形，无法支撑组织重建等不足。
其次在修复处的新生组织会产生各种各样的酶，将胶原蛋白水解，导致支架崩解，而采用交联或复合的方式能改善与提高。现已成功地将胶原蛋白基生物材料用于人工皮肤、人工骨、软骨移植和神经导管等组织工程产品。
有人用嵌入软骨细胞的胶原蛋白凝胶来修复软骨缺陷并尝试用上皮、内皮和角。
4.胶原蛋白有什么特殊性质和生物功能吗
胶原蛋白具有很多特殊性质，所以能发挥多种生物功能。我主要说说整形美容方面的应用。 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。
胶原蛋白由动物组织中抽出并纯化之后，可制成各种不同形式产品用在生物医学方面。
注射用溶液：适用于填补缺损的柔软组织，如小针美容、修补皮肤凹洞以及皱纹等。
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。
