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陜科大王學(xué)川教授/劉新華副教授《Adv. Healthc. Mater.》邀請綜述：膠原基質(zhì)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(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)生物材料的研究進展綜述，該綜述結(jié)合中國國情，綜合闡述了膠原的結(jié)構(gòu)、交聯(lián)改性、成型技術(shù)、作為先進生物醫(yī)用材料的理論機制及發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢等。


 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，由于中國人口老齡化的迅速增長，人們對醫(yī)療保健模式的需求已經(jīng)超過了現(xiàn)有的資源。然而，中國生物醫(yī)用材料的發(fā)展與西方發(fā)達國家之間仍然存在一定的差距。膠原是細胞外間質(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 CBBs 的結(jié)構(gòu)、交聯(lián)和成型技術(shù)，以及實際應(yīng)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(jié)構(gòu)。其次，對 CBBs 的各種交聯(lián)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(yī)學(xué)上的實際應(yīng)用，并強調(diào)了實際應(yīng)用的注意事項。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生物醫(yī)用材料的獨特應(yīng)用提供全面的機制，從而為促進膠原在中國的發(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)了中國膠原應(yīng)用市場的47.8%。有關(guān)部門預(yù)估CBBs的市場規(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余項中國發(fā)明專利被注冊，30多個產(chǎn)品被中國國家食品藥品監(jiān)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(yōu)勢，但重組膠原、類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)進入爆發(fā)式增長時代。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單改性的CBBs材料，而非經(jīng)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(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CBBs的生物反應(yīng)，以及新型多功能CBBs的開發(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。感謝國家自然科學(xué)基金 (22278257, 21804084)，陜西重點研發(fā)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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