胶原在生物医用材料领域的应用

1.   手术缝合线

外科手术，如组织、器官、皮肤的切口与创伤，大动脉的缝合，血管的移植，心脏瓣膜的移植，肌腱的缝合等，大都需要用到手术缝合线。手术缝合线有可吸收性缝合线和不可吸收性缝合线之分。前者是指在手术后留在组织内的缝合线，经过一定时间的酶解或水解，可被组织吸收，现在使用的有普通肠线(羊牛肠线)、鞣制肠线(普通肠线经过鞣制)、聚交酯缝合线(Vicryl)、 聚酯缝合线(PDS) 及聚乙醇酸缝合线(Dexon-S)； 后者是指能在组织内保存较长的时间，或近乎永久性保持其强力的缝合线，如真丝制作的丝线、棉线、不锈钢丝、尼龙线、聚丙烯线、涤纶线。

由天然材料和合成材料制成的缝合线都存在着某些缺点：有的不能自然吸收，需要拆线；有的组织反应大，会发炎，或伤口瘢痕明显；有的吸收时间过长等。由胶原制成的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肌体组织。

2.   止血纤维

早在1953年就发现胶原有止血作用，研究表明，胶原是一种天然的止血剂，具有非常突出的止血功能，其止血途径包括：（1）诱导血小板附着，促进血小板聚集，形成血栓，进而血浆结块阻止流血；（2）激活一些血液凝血因子的活动；（3）胶原对渗血伤口的黏着和对损伤血管的机械压迫、填塞作用。胶原不仅能在局部刺激血小板的黏结与聚集，还能激活凝血系统，从而有效地达到局部止血的目的。胶原与不同的细胞之间都存在者很强的亲和力，与在伤口的愈合过程中起到关键作用的生长因子间也有着特殊的亲和力，在血液凝固后，还可通过刺激组织的再生与修复来防止再次出血的发生。这是胶原的内源性凝血作用，胶原也能起到外源性凝血作用，这就是胶原可以作为凝血材料的根据。胶原凝血材料之一，便是止血纤维。

3.   止血海绵

胶原海绵在临床上具有良好的止血作用，能使创口渗血区血液很快凝结，被人体组织逐渐吸收，一般用于内脏手术时的毛细血管渗出性出血。

4.   代血浆

人造代血浆即血浆代用品是一种相对分子质量接近血浆白蛋白的胶体溶液，输入血管后依赖胶体渗透压而引起到代替和扩张血浆容量的效应。

5.   水凝胶

水凝胶（Hydrogel）是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。

胶原或明胶用戊二醛或噁唑烷交联制成水凝胶，曾被制作眼玻璃体替代物，这种凝胶生物相容性好，可在2个月内被降解吸收；也可被制作成药物释放体系，其释放速度可人为控制。但是，这种水凝胶物理机械性能较差，应用受到限制，现在大多将胶原与其他高分子复合，制成性能互补的生物材料，提高胶原的拉伸强度及抗降解能力，改善胶原的力学性能与抗水性。现在研究较多的是胶原-聚甲基丙烯酸羟乙酯、胶原-聚乙烯醇、胶原-聚丙烯酸酯，此外，胶原-聚酰胺、胶原-聚氨酯、胶原-聚乳酸、胶原-壳聚糖等水凝胶也受到重视。

6.   敷料

敷料是能够起到暂时保护伤口、防止感染、促进愈合作用的医用材料。敷料有普通敷料(常用的是纱布)、生物敷料(主 要成分为胶原蛋白或其改性产品以及左旋糖酐、壳聚糖、淀粉磷酸酯等)、合成敷料和复合敷料等四类。按形态可分为纤维编织型(纱布、无纺布)、薄膜型(包括半透膜、 绒膜、胶膜等)、海绵型和复合型。

胶原及其改性产物已大量用于生物敷料的生产，这种敷料表现出很多特点：

(1)物理方面 拉伸强度高，延展性低，易干裂。具有类似真皮的形态结构、透水透气性。

(2)物理化学方面 可进行适度交联，可调节溶(胀)解性，可被组织吸收，可与药物相互作用。

(3) 生物学方面 低抗原性，经交联或酶处理可使抗原性更低，可隔离微生物，生物相容性好，有生理活性，如凝血作用等。

对胶原基创伤、烧伤修复敷料的设计，起初是以创伤闭合、减少感染、降低体液损失为主，这类敷料具有可诱发正常真皮形成的能力；后来发现这类敷料还有一些不足，于是发展出改性胶原敷料，以期降低其免疫原性；现在发展到在敷料中加人药物、抗生素、透明质酸、肝素，添加成纤维细胞生长因子、血小板生长因子和表皮生长因子等，更有效地促进创伤愈合。

7.   人工皮肤

人造皮肤是在创伤敷料基础上发展起来的一种皮肤创伤修复材料和损伤皮肤的替代品。

8.   人工血管

9.   人工食管

10.心脏瓣膜

11.骨的修复和人工骨

胶原作为生物材料具有独特的性能：在成熟的组织中除起结构作用外，对发育中的组织也有定向作用；胶原的分子结构可被修饰以适应特定组织的需要；具有高张力、低延展性、纤维定向性、可控制的交联度、弱甚至无抗原性、极好的生物相容性、植入体内无排异反应、与细胞亲和力高、可刺激细胞增殖、分化；在体内可降解并可调控降解速度；降解产物为氨基酸或小肽，可成为组建细胞的原料，或通过新陈代谢途径排出体外。因此，胶原在骨的修复中越来越多地受到重视。

12.角膜

胶原可以制作角膜胶原保护膜，并可作为组织工程化构建人工角膜的支架材料。

13.神经修复

14.药物载体

15.固定化酶的载体

随着科学的不断发展，胶原蛋白的作用在不断的被发现中。不仅仅是在医学材料上，在社会生活的方方面面上。

参考书籍：本文部分内容摘自《胶原与胶原蛋白》（蒋挺大主编）

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