膠原蛋白:身體組織修複、再生及重建的好幫手

膠原蛋白是人體內最豐富的蛋白,存在肌膚、血管、骨、筋腱……甚至發絲裏,在大家的正常發育中發揮著重要作用,伴隨著我們走過生命的全程。

膠原蛋白具有特殊的理化特性和生物學活性,包括高抗拉強度、止血特性、生物降解性能、低抗原活力、細胞相互影響特性等。而這些優點所在,使它成為了一種理想的生物醫用材料,目前已運用在敷料、人工器官再生醫學、組織工程、生物護膚等領域。

本期小八就來介紹,膠原蛋白在醫療生物技術行業,對破損組織修複、再生及重建的應用。

軟組織修補材料

膠原蛋白材料具備天然的多孔網狀結構,與創口觸碰可快速吸咐血夜,推動血小板凝聚,同時吸收組織滲透液,營造良好創口微環境,促進創面愈合。

目前,臨床上膠原蛋白類軟組織修複產品關鍵膠原蛋白增生可分為3大類型:

膠原蛋白類軟組織修複產品

硬組織修複材料

骨組織破損或病變是臨床上常見的一種症狀,自體骨破損太大將無法自愈,治療方案主要包含自體骨、異體骨和人工骨移植。自體骨移殖提供有限且會導致二次傷害,異體骨有感染疾病及免疫排斥等風險,因此人工骨材料具備遼闊的應用前景。

膠原蛋白是天然骨組織的重要有機成分,廣泛應用於人力骨組織工程材料。

目前臨床上使用的膠原基骨組織修補材料大多為羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、生物活性玻璃與膠原蛋白等複合物,具有較好的相溶性及降解性,對骨缺損部位進行添充與修補,誘導自體骨再生。

此外,膠原蛋白在引導骨組織再生過程之中發揮著積極作用,可在骨缺損位置產生生物屏障膜,為再生組織細胞增殖造就良好條件。目前,膠原基骨修複材料商品已被成功用以身體骨缺損及骨縫充填重建等,展現出了較好的臨床治療效果。

藥物釋放媒介材料

學者們根據控制膠原材料的結構完成對藥品的遲緩釋放,增加藥品在體內的功效時間,以達到更好的用藥治療效果。

聚乳酸-藥物和聚乳酸-膠原-藥物支架的藥物釋放

組織工程支架

隨著組織工程技術發展,將傳統的支架材料與種子細胞和生長因子結合起來,可以對一些繁雜的破損組織進行處理,甚至整個組織器官的取代移殖。

膠原蛋白用作組織工程支架材料,主要是為種子細胞提供更好的生存環境和微環境,細胞可按預制形狀的三維支架生長並可代謝出新的細胞外基質,最後在體外制得具有一定形狀三維結構的組織或器官。

智能膠原支架搭建及在大鼠部分肺切除模型中引導的原點肺再生

此外,隨著3D打印技術在生物醫療領域的迅速發展,現已做到精准控制生物技術、細胞、生長因子等在總體3D構造中的位置、組合與相互影響。在3D打印技術可為病人制取出個性化醫用器械層面,膠原蛋白因其來源普遍、結構穩定、能與其他材料複合應用等優點,是3D打印常用的原料之一。

膠原蛋白作為一種常見的生物醫用材料,其基礎研究和臨床應用均獲得了較大成績。科技發展日新月異,相信不久的將來,例如化學交聯法雖優化了膠原蛋白的機械性能,但可能的交聯劑殘餘易出現細胞毒性、鈣化及相溶性欠佳等問題將得到解決。