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陜科大王學川教授/劉新華副教授《Adv. Healthc. Mater.》邀請綜述：膠原基質生物材料的研究進展

2022-11-22 來源：高分子科技

近日，陜西科技大學生物質與功能材料研究所王學川教授/劉新華副教授等與四川大學博士后陳一寧受邀在《Advanced Healthcare Materials》發表膠原基質生物材料的研究進展綜述，該綜述結合中國國情，綜合闡述了膠原的結構、交聯改性、成型技術、作為先進生物醫用材料的理論機制及發展現狀、趨勢等。

圖1. 膠原基生物材料 (CBBs) 的醫學應用。膠原可以根據不同的水解條件水解成明膠、肽和氨基酸，然后交聯成膠原網絡和重組蛋白。CBBs被廣泛地應用于以下方面：(A) 止血；(B) 口腔醫學；(C) 骨缺損修復；(D) 組織工程；(E) 整形外科和 (F) 藥物輸送

自2010年以來，由于中國人口老齡化的迅速增長，人們對醫療保健模式的需求已經超過了現有的資源。然而，中國生物醫用材料的發展與西方發達國家之間仍然存在一定的差距。膠原是細胞外間質的主要結構蛋白，廣泛應用于醫學領域。膠原基生物材料 (CBBs) 可用于制備敷料和真皮替代品、手術縫合線、血漿替代品、組織工程支架和藥物輸送系統等，這歸功于其特殊的生物相容性、生物可降解性、低免疫原性以及膠原宿主和組織之間的協調作用。本綜述對 CBBs 的結構、交聯和成型技術，以及實際應用等方面的研究進展進行了綜述。首先，介紹和比較了動物源性膠原和非動物源性膠原的自然來源及其特殊結構。其次，對 CBBs 的各種交聯方法和成型工藝進行了探討。隨后，闡述了幾個實例來說明 CBBs 在生物醫學上的實際應用，并強調了實際應用的注意事項。最后，從交叉學科的角度概述了 CBBs 的基本發展方向。本綜述旨在為膠原作為先進生物醫用材料的獨特應用提供全面的機制，從而為促進膠原在中國的發展提供選擇。

圖2. 膠原分子鏈交聯方法和CBBs的制備方法。

截止至2019年，醫療衛生領域占據了中國膠原應用市場的47.8%。有關部門預估CBBs的市場規模將從2021年的32億元增加到2027年的199億元。如圖2所示，不同形式的膠原及其衍生物與其他材料或交聯劑相結合，可用于傷口愈合、軟骨及成骨分化、止血、組織粘附和醫療整形美容等方面。

圖3 CBBs的組織工程應用示意圖

迄今為止，已有與CBBs有關的5000余項中國發明專利被注冊，30多個產品被中國國家食品藥品監督管理局批準。雖然動物源性膠原具有原料豐富、安全、純度高的優勢，但重組膠原、類人膠原因其免疫原性低、組織修復性能突出而在醫療行業進入爆發式增長時代。然而，大多數在臨床醫學上投入使用的產品是純膠原材料或簡單改性的CBBs材料，而非經過多重改性的膠原和聚集體的生物材料。因此，中國CBBs的功能化和生產利用率仍有待提高。本文從材料與人體組織的反應活性、人體組織或器官對CBBs的生物反應，以及新型多功能CBBs的開發利用角度，提出了建議和展望。

相關成果以“A Review of Recent Progress on Collagen-based Biomaterials”為題發表在Advanced Healthcare Materials (Adv. Healthcare Mater. 2022, 2202042, DOI: doi.org/10.1002/adhm.202202042) 上。陜西科技大學博士研究生鄭漫輝和四川大學博士后陳一寧為本論文的共同第一作者，通訊作者為陜西科技大學輕工科學與工程學院的王學川教授、姜慧娥副教授和劉新華副教授。感謝國家自然科學基金 (22278257, 21804084)，陜西重點研發計劃項目(2022GY‐272), 陜西省教育廳重點項目 (22JY013) 和中國博士后基金項目(2021M692000)對本工作的大力支持！

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adhm.202202042

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（責任編輯：xu）

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