膠原蛋白應(yīng)用的研究進(jìn)展

白海英，柯蕾芬綜述，朱文赫，呂士杰審校 (吉林醫(yī)藥學(xué)院:.臨床醫(yī)學(xué)院，.生化教研室，吉林 吉林303)

膠原蛋白(collagen)，又叫膠原質(zhì)，是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，主要以不溶性纖維蛋白的形式存在。其廣泛存在于動(dòng)物的結(jié)締組織中，占動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的25%～30%，對機(jī)體和臟器起著支持、保護(hù)、結(jié)合以及形成界隔等作用［1］。膠原蛋白的營養(yǎng)十分豐富，其富含除色氨酸和半胱氨酸外的18種氨基酸，同時(shí)還含有在一般蛋白質(zhì)中少見的羥脯氨酸和焦谷氨酸［2-3］。膠原蛋白的結(jié)構(gòu)特征是三螺旋結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的三重螺旋結(jié)構(gòu)，使該分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，且具有低免疫原性和良好的可生物降解性等特征。

膠原蛋白作為天然的生物資源，其獨(dú)特的生物相容性和生物可降解性是當(dāng)今合成高分子材料無法比擬的，另外還有其他特性如高拉伸強(qiáng)度、低免疫性、止血性能以及促進(jìn)細(xì)胞生長等性能。因此，被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、化妝品、食品、化工原料與研究等領(lǐng)域，本文就膠原蛋白的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 膠原蛋白在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中的應(yīng)用

組織工程是研究和開發(fā)用于修復(fù)、維護(hù)、促進(jìn)人體各種組織或器官損傷后功能和形態(tài)的生物替代物的新興學(xué)科。它主要從四個(gè)方面進(jìn)行研究:種子細(xì)胞、支架材料、器官構(gòu)建和臨床使用［4］。膠原蛋白在組織工程中主要用作支架材料、皮膚和骨骼等。隨著膠原蛋白在組織工程方面的應(yīng)用，生物工程膜的應(yīng)用也更加廣泛，如血管膜、心臟瓣膜以及韌帶等。

膠原蛋白具有良好的生物相容性和可生物降解安全性，可降解吸收，且黏著力好，因而具有獨(dú)特的皮膚修復(fù)功能，其改性后可用于制作皮膚移植材料。膠原蛋白可構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架，是細(xì)胞重要的組成成分，對細(xì)胞起到錨定和支持作用，并可為細(xì)胞的增殖和生長提供適當(dāng)?shù)奈h(huán)境，并能提供良好的營養(yǎng)供應(yīng)。因此，膠原無論是在被吸收前作為新組織的骨架還是被吸收同化進(jìn)入宿主，成為宿主組織的一部分，都與細(xì)胞周圍的基質(zhì)有著良好的協(xié)調(diào)作用，利于上皮細(xì)胞的增生修復(fù)，從而能促進(jìn)創(chuàng)面的愈合，可用于燒傷、創(chuàng)傷的修補(bǔ)、治療和護(hù)理，可以減輕和緩解燒傷、燙傷的程度［5］。膠原蛋白生物敷料具有兩方面的優(yōu)勢:一是制備方法簡便、滅菌方便、易于加工［6］;二是具有黏附性好、適于肉芽組織和上皮細(xì)胞形成、能減少傷口的攣縮和抗原反應(yīng)、止血性能好、易吸收組織溢泌物等［7］特點(diǎn)。

膠原蛋白因其獨(dú)特的特性還可用于眼科疾病的治療。膠原蛋白能夠促進(jìn)角膜上皮細(xì)胞損傷的修復(fù)和細(xì)胞生長，并可溶解于淚液中，具有引導(dǎo)上皮細(xì)胞潛入缺損區(qū)的能力。同時(shí)它的降解產(chǎn)物能被新生細(xì)胞利用，合成新的膠原，起到連接細(xì)胞的作用［8］。因此，在眼科疾病的治療中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。膠原蛋白還可以作為眼睛給藥的載體，具有提高藥物濃度、延長藥物作用時(shí)間、減少藥物的全身藥物毒性的作用，具有廣闊的發(fā)展前景［9］。

膠原蛋白在臨床醫(yī)學(xué)中還被廣泛地用于美容矯形、牙周疾病的治療、硬組織修復(fù)、神經(jīng)的修復(fù)與再生、牙周神經(jīng)修復(fù)包裹材料、人工器官、心臟起搏器、人體內(nèi)臟的充添物等。

2 膠原蛋白在化妝品中的應(yīng)用

膠原蛋白可從動(dòng)物皮中提取，動(dòng)物皮中除了含有膠原蛋白外還含有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素等蛋白多糖［10］，它們都屬于天然保濕因子，是保持皮膚水分的重要物質(zhì)，而且有阻止皮膚中的酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素的作用。膠原蛋白與皮膚中的膠原結(jié)構(gòu)和皮膚角質(zhì)層相似，能促進(jìn)上皮細(xì)胞的增生和修復(fù)，補(bǔ)充氨基酸等營養(yǎng)成分，改善皮膚細(xì)胞生存的環(huán)境、促進(jìn)皮膚組織的新陳代謝并增強(qiáng)循環(huán)［11］，使受損和老化的皮膚得到填充和修復(fù)，并具有與皮膚良好的相容性、親和力和滲透性，可被皮膚充分吸收，從而使皮膚豐滿、皺紋舒展，同時(shí)能夠提高皮膚密度，產(chǎn)生張力。故膠原蛋白有純天然保濕、美白、祛斑、防皺等作用，可廣泛應(yīng)用于化妝品行業(yè)，如今市場中銷售的面膜、眼霜、護(hù)膚霜等化妝品中很多都含有膠原蛋白。

3 膠原蛋白在食品工業(yè)中應(yīng)用

膠原蛋白在食品中有兩方面的應(yīng)用:一是功能，二是營養(yǎng)。膠原蛋白肽可單獨(dú)作為功能性食品直接食用，如咀嚼片、運(yùn)動(dòng)員所需蛋白質(zhì)粉和腸內(nèi)營養(yǎng)制劑等［12］。人們食用含膠原蛋白豐富的食品，除了能有效地延緩機(jī)體的衰老、強(qiáng)筋健骨、增強(qiáng)體質(zhì)外，還可起到減肥降壓和補(bǔ)鈣等保健效果［13］。膠原蛋白用特定的酶處理后，可破壞其分子內(nèi)的氫鍵，使其原有的緊密超螺旋結(jié)構(gòu)破壞，所形成結(jié)構(gòu)較為松散的小分子物質(zhì)，加入肉制品中可以改善結(jié)締組織，增加蛋白質(zhì)含量，口感好而且有營養(yǎng)。膠原蛋白的酶解產(chǎn)物還可作為冷凍食品的改良劑，用作增黏劑且熔點(diǎn)較低，易于溶化，具有入口即化的特點(diǎn)［14］。因此膠原蛋白廣泛應(yīng)用于果凍、乳酪酸、火腿、罐頭、面包等食品中。另外利用膠原蛋白的成膜性，可將其用作固化酶的膜材料和肉食品標(biāo)簽。膠原蛋白還可作為食品黏合劑合成纖維膜及作為食品保護(hù)層，用作肉類、魚類等的包裝紙，作為食品保護(hù)層，具有抗氧化性而保持肉食品的顏色鮮亮。

4 膠原蛋白在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著對膠原蛋白的不斷研究，膠原蛋白在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也日益增多且具有良好的發(fā)展前景。如將制革工藝過程中剩下的廢棄物中含有豐富的膠原蛋白提取出來，可以用作飼料的動(dòng)物蛋白資源，實(shí)現(xiàn)資源利用。將膠原蛋白經(jīng)變性處理后，可改善其紡織性能而應(yīng)用于紡織工業(yè)［15］。同時(shí)近年來膠原蛋白在造紙工業(yè)、制革工業(yè)、日用化工業(yè)等輕工業(yè)中也有越來越多的應(yīng)用。隨著研究技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對于膠原蛋白的研究也將繼續(xù)的深入，膠原蛋白也將應(yīng)用得更加廣泛。

綜上所述，膠原蛋白作為一種天然的生物材料使用具有諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其在醫(yī)療和化妝品領(lǐng)域發(fā)揮日益重要的作用。膠原蛋白還有著許多實(shí)際的和潛在的用途，可以和其他生物材料結(jié)合以適用于不同的臨床的要求。相信隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及科研學(xué)者的進(jìn)一步的研究，提取膠原蛋白的工藝會(huì)更優(yōu)化，從而做出更加理想的生物醫(yī)學(xué)材料，膠原蛋白的應(yīng)用也將更加廣闊。

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