胶原蛋白应用的研究进展

白海英，柯蕾芬综述，朱文赫，吕士杰审校 (吉林医药学院:.临床医学院，.生化教研室，吉林 吉林303)

胶原蛋白(collagen)，又叫胶原质，是细胞外基质的主要成分，主要以不溶性纤维蛋白的形式存在。其广泛存在于动物的结缔组织中，占动物体内蛋白质总量的25%～30%，对机体和脏器起着支持、保护、结合以及形成界隔等作用［1］。胶原蛋白的营养十分丰富，其富含除色氨酸和半胱氨酸外的18种氨基酸，同时还含有在一般蛋白质中少见的羟脯氨酸和焦谷氨酸［2-3］。胶原蛋白的结构特征是三螺旋结构，其独特的三重螺旋结构，使该分子结构非常稳定，且具有低免疫原性和良好的可生物降解性等特征。

胶原蛋白作为天然的生物资源，其独特的生物相容性和生物可降解性是当今合成高分子材料无法比拟的，另外还有其他特性如高拉伸强度、低免疫性、止血性能以及促进细胞生长等性能。因此，被广泛应用于临床医学、化妆品、食品、化工原料与研究等领域，本文就胶原蛋白的应用进行综述。

1 胶原蛋白在医疗卫生行业中的应用

组织工程是研究和开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后功能和形态的生物替代物的新兴学科。它主要从四个方面进行研究:种子细胞、支架材料、器官构建和临床使用［4］。胶原蛋白在组织工程中主要用作支架材料、皮肤和骨骼等。随着胶原蛋白在组织工程方面的应用，生物工程膜的应用也更加广泛，如血管膜、心脏瓣膜以及韧带等。

胶原蛋白具有良好的生物相容性和可生物降解安全性，可降解吸收，且黏着力好，因而具有独特的皮肤修复功能，其改性后可用于制作皮肤移植材料。胶原蛋白可构成细胞外基质的骨架，是细胞重要的组成成分，对细胞起到锚定和支持作用，并可为细胞的增殖和生长提供适当的微环境，并能提供良好的营养供应。因此，胶原无论是在被吸收前作为新组织的骨架还是被吸收同化进入宿主，成为宿主组织的一部分，都与细胞周围的基质有着良好的协调作用，利于上皮细胞的增生修复，从而能促进创面的愈合，可用于烧伤、创伤的修补、治疗和护理，可以减轻和缓解烧伤、烫伤的程度［5］。胶原蛋白生物敷料具有两方面的优势:一是制备方法简便、灭菌方便、易于加工［6］;二是具有黏附性好、适于肉芽组织和上皮细胞形成、能减少伤口的挛缩和抗原反应、止血性能好、易吸收组织溢泌物等［7］特点。

胶原蛋白因其独特的特性还可用于眼科疾病的治疗。胶原蛋白能够促进角膜上皮细胞损伤的修复和细胞生长，并可溶解于泪液中，具有引导上皮细胞潜入缺损区的能力。同时它的降解产物能被新生细胞利用，合成新的胶原，起到连接细胞的作用［8］。因此，在眼科疾病的治疗中应用相当广泛。胶原蛋白还可以作为眼睛给药的载体，具有提高药物浓度、延长药物作用时间、减少药物的全身药物毒性的作用，具有广阔的发展前景［9］。

胶原蛋白在临床医学中还被广泛地用于美容矫形、牙周疾病的治疗、硬组织修复、神经的修复与再生、牙周神经修复包裹材料、人工器官、心脏起搏器、人体内脏的充添物等。

2 胶原蛋白在化妆品中的应用

胶原蛋白可从动物皮中提取，动物皮中除了含有胶原蛋白外还含有透明质酸、硫酸软骨素等蛋白多糖［10］，它们都属于天然保湿因子，是保持皮肤水分的重要物质，而且有阻止皮肤中的酪氨酸转化为黑色素的作用。胶原蛋白与皮肤中的胶原结构和皮肤角质层相似，能促进上皮细胞的增生和修复，补充氨基酸等营养成分，改善皮肤细胞生存的环境、促进皮肤组织的新陈代谢并增强循环［11］，使受损和老化的皮肤得到填充和修复，并具有与皮肤良好的相容性、亲和力和渗透性，可被皮肤充分吸收，从而使皮肤丰满、皱纹舒展，同时能够提高皮肤密度，产生张力。故胶原蛋白有纯天然保湿、美白、祛斑、防皱等作用，可广泛应用于化妆品行业，如今市场中销售的面膜、眼霜、护肤霜等化妆品中很多都含有胶原蛋白。

3 胶原蛋白在食品工业中应用

胶原蛋白在食品中有两方面的应用:一是功能，二是营养。胶原蛋白肽可单独作为功能性食品直接食用，如咀嚼片、运动员所需蛋白质粉和肠内营养制剂等［12］。人们食用含胶原蛋白丰富的食品，除了能有效地延缓机体的衰老、强筋健骨、增强体质外，还可起到减肥降压和补钙等保健效果［13］。胶原蛋白用特定的酶处理后，可破坏其分子内的氢键，使其原有的紧密超螺旋结构破坏，所形成结构较为松散的小分子物质，加入肉制品中可以改善结缔组织，增加蛋白质含量，口感好而且有营养。胶原蛋白的酶解产物还可作为冷冻食品的改良剂，用作增黏剂且熔点较低，易于溶化，具有入口即化的特点［14］。因此胶原蛋白广泛应用于果冻、乳酪酸、火腿、罐头、面包等食品中。另外利用胶原蛋白的成膜性，可将其用作固化酶的膜材料和肉食品标签。胶原蛋白还可作为食品黏合剂合成纤维膜及作为食品保护层，用作肉类、鱼类等的包装纸，作为食品保护层，具有抗氧化性而保持肉食品的颜色鲜亮。

4 胶原蛋白在其他领域的应用

随着对胶原蛋白的不断研究，胶原蛋白在其他领域的应用也日益增多且具有良好的发展前景。如将制革工艺过程中剩下的废弃物中含有丰富的胶原蛋白提取出来，可以用作饲料的动物蛋白资源，实现资源利用。将胶原蛋白经变性处理后，可改善其纺织性能而应用于纺织工业［15］。同时近年来胶原蛋白在造纸工业、制革工业、日用化工业等轻工业中也有越来越多的应用。随着研究技术的不断发展和进步，对于胶原蛋白的研究也将继续的深入，胶原蛋白也将应用得更加广泛。

综上所述，胶原蛋白作为一种天然的生物材料使用具有诸多优点，尤其在医疗和化妆品领域发挥日益重要的作用。胶原蛋白还有着许多实际的和潜在的用途，可以和其他生物材料结合以适用于不同的临床的要求。相信随着我国科学技术的进步以及科研学者的进一步的研究，提取胶原蛋白的工艺会更优化，从而做出更加理想的生物医学材料，胶原蛋白的应用也将更加广阔。

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