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陜科大王學(xué)川教授/劉新華副教授《Adv. Healthc. Mater.》邀請(qǐng)綜述：膠原基質(zhì)生物材料的研究進(jìn)展

2022-11-22 來(lái)源：高分子科技

關(guān)鍵詞：膠原交聯(lián)改性成型技術(shù) 生物醫(yī)用材料

近日，陜西科技大學(xué)生物質(zhì)與功能材料研究所王學(xué)川教授/劉新華副教授等與四川大學(xué)博士后陳一寧受邀在《Advanced Healthcare Materials》發(fā)表膠原基質(zhì)生物材料的研究進(jìn)展綜述，該綜述結(jié)合中國(guó)國(guó)情，綜合闡述了膠原的結(jié)構(gòu)、交聯(lián)改性、成型技術(shù)、作為先進(jìn)生物醫(yī)用材料的理論機(jī)制及發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)等。

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

自2010年以來(lái)，由于中國(guó)人口老齡化的迅速增長(zhǎng)，人們對(duì)醫(yī)療保健模式的需求已經(jīng)超過(guò)了現(xiàn)有的資源。然而，中國(guó)生物醫(yī)用材料的發(fā)展與西方發(fā)達(dá)國(guó)家之間仍然存在一定的差距。膠原是細(xì)胞外間質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)蛋白，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。膠原基生物材料 (CBBs) 可用于制備敷料和真皮替代品、手術(shù)縫合線、血漿替代品、組織工程支架和藥物輸送系統(tǒng)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(xié)調(diào)作用。本綜述對(duì) CBBs 的結(jié)構(gòu)、交聯(lián)和成型技術(shù)，以及實(shí)際應(yīng)用等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。首先，介紹和比較了動(dòng)物源性膠原和非動(dòng)物源性膠原的自然來(lái)源及其特殊結(jié)構(gòu)。其次，對(duì) CBBs 的各種交聯(lián)方法和成型工藝進(jìn)行了探討。隨后，闡述了幾個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明 CBBs 在生物醫(yī)學(xué)上的實(shí)際應(yīng)用，并強(qiáng)調(diào)了實(shí)際應(yīng)用的注意事項(xiàng)。最后，從交叉學(xué)科的角度概述了 CBBs 的基本發(fā)展方向。本綜述旨在為膠原作為先進(jìn)生物醫(yī)用材料的獨(dú)特應(yīng)用提供全面的機(jī)制，從而為促進(jìn)膠原在中國(guó)的發(fā)展提供選擇。

圖2. 膠原分子鏈交聯(lián)方法和CBBs的制備方法。

截止至2019年，醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域占據(jù)了中國(guó)膠原應(yīng)用市場(chǎng)的47.8%。有關(guān)部門(mén)預(yù)估CBBs的市場(chǎng)規(guī)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(lián)劑相結(jié)合，可用于傷口愈合、軟骨及成骨分化、止血、組織粘附和醫(yī)療整形美容等方面。

圖3 CBBs的組織工程應(yīng)用示意圖

迄今為止，已有與CBBs有關(guān)的5000余項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利被注冊(cè)，30多個(gè)產(chǎn)品被中國(guó)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)。雖然動(dòng)物源性膠原具有原料豐富、安全、純度高的優(yōu)勢(shì)，但重組膠原、類(lèi)人膠原因其免疫原性低、組織修復(fù)性能突出而在醫(yī)療行業(yè)進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)時(shí)代。然而，大多數(shù)在臨床醫(yī)學(xué)上投入使用的產(chǎn)品是純膠原材料或簡(jiǎn)單改性的CBBs材料，而非經(jīng)過(guò)多重改性的膠原和聚集體的生物材料。因此，中國(guó)CBBs的功能化和生產(chǎn)利用率仍有待提高。本文從材料與人體組織的反應(yīng)活性、人體組織或器官對(duì)CBBs的生物反應(yīng)，以及新型多功能CBBs的開(kāi)發(fā)利用角度，提出了建議和展望。

相關(guān)成果以“A Review of Recent Progress on Collagen-based Biomaterials”為題發(fā)表在Advanced Healthcare Materials (Adv. Healthcare Mater. 2022, 2202042, DOI: doi.org/10.1002/adhm.202202042) 上。陜西科技大學(xué)博士研究生鄭漫輝和四川大學(xué)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(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院的王學(xué)川教授、姜慧娥副教授和劉新華副教授。感謝國(guó)家自然科學(xué)基金 (22278257, 21804084)，陜西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2022GY‐272), 陜西省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目 (22JY013) 和中國(guó)博士后基金項(xiàng)目(2021M692000)對(duì)本工作的大力支持！

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

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（責(zé)任編輯：xu）

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