胶原的交联改性研究进展

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1、胶原的交联改性研究进展摘要：本文对胶原的交联改性现状进行了综述,展槊了胶原交联改性的发展趋势。胶原交联改性胶原是组成结缔组织的主要结构蛋白，在哺乳动物中约占总蛋白质的1/3,广泛存在于动物皮肤、骨、软骨、肌腱和血管壁等之中。胶原蛋白所特有的三重螺旋的氨基酸结构使它具有许多很有用的特性,如具有低的免疫原性、低刺激性、低细胞毒性、良好的生物相容性、良好的促进细胞生长的性能以及生物可降解性等诸多优点，在生物医学领域的应用FI益广泛⑴。然而，胶原在提取过程中，由于分离纯化及加工处理复杂，得到的胶原交联密度、纤维大小等具有多样性。而酶解胶原速度多变，条件难于

2、控制，且纯胶原干燥后质地脆，成膜能力并不强，其膜延展性低，易干裂，抗水性差，遇水易溶胀，在体内易降解，潮湿环境屮易受细菌侵蚀而变质，此外述可能导致-•些副反应，如组织钙化等。因此，为了使胶原达到医学屮的应用要求，要对胶原进行交联改性处理⑵。改性处理后，即可用于制作美容化妆品、生物医学材料、保健品、食品超涂层包装材料等⑶。2.交联改性法2.1物理交联方法物理交联方法主要有光氧化法、热脱氢法和紫外辐射法。物理方法改性胶原蛋片的优点是可避免外源性冇毒化学物质进人胶原内，缺点是胶原交联度低，且难以获得均匀一致的交联。2.1.1光氧化法早在20世纪60年代就

3、有人提议用染色调节光氧化作为交联胶原蛋口生物材料的一种方法，但仅仅在最近才对它进行研究。国外普遍采用甲基蓝等作为光氧敏化剂。因为通过洗涤可以很容易地将其从稳定的组织中去除，而其它燃料却与胶原结合，不宜分离。林琳，唐应武等人研究了选用駄菁染料作为皱化剂，光氧化交联牛心包组织，并研究处理后牛心包组织的交联。光敏氧化交联法的操作方法是:用一定浓度的染料溶液在光照下浸泡固定牛心包，当固定程度达到要求时,将牛心包转移到屮性缓冲溶液屮，保存待用。随着光照时间的延长，交联效果逐渐捉高⑷。光交联后，牛心包组织中对光皱感的氨基酸含量减少，表明这些氨基酸残基确实参与了

4、化学反应⑸。用此法制得的膜材料抗化学降解和酶降解能力强，且不易钙化，细胞毒性很低⑹。2.1.2热脱氢法热脱氢法也是胶原蛋口物理改性小常使用的方法，机制是通过竣基和伯胺侧基而形成酰胺所致，即激烈的去除酰胺缩聚反应的水合产物能引起涉及赖氨酸和天冬氨酸或谷胺酸残基的分了间酰胺键（肽键）的形成进而导致胶原分了间交联，从而增加变性温度，改善胶原的性能⑺。在正常情况下，胶原被大量的水和网状物所包围。这种网状物兑现为组织和三螺旋结构的稳定是很重要的。明胶也是类似的水合物。已发现在高真空下加热能去除明胶屮的水而交联明胶。热脱氢法是一种用来提高胶原稳定性的物理方法，

5、它还能阻止胶原基质的塌陷。由于它是一种物理方法，不会产生细胞毒素物质。热脱氢法处理能降低口由氨基酸的含量并且能提高胶原的机械强度⑻。2.1.3光辐射法大量的研究显示紫外线或Y射线照射是引发胶原蛋口类生物材料交联的一个有效方法，而且具有没有任何毒性成分存在的优点。紫外线照射可以引起芳香的氨基酸残基如钻胺酸和苯丙氨酸内不成对屯子的形成。经其照射后在相邻的胶原蛋口分了上产生的离了可导致胶原蛋口分了间交联的形成。目而常用的紫外线交联胶原膜的方法是将胶原膜放在铝箔上，距离254nm紫外灯20cm高度，照射1〜5ho1996年Weadock⑼对紫外线照射的胶原

6、膜进行力学性能和胶原酶试验表明：交联胶原膜的萎缩温度Ts和抗胶原酶解的能力均显著高于未交联胶原膜。2.2化学交联方法化学方法比物理方法改性交联度高，且能获得均匀一致的交联，对调节、控制胶原的各种性质均有效。现已广泛应用于各种化学试剂交联胶原，以提高其交联度、力学性能及生物相容性。化学改性法具体又可分为使用化学试剂交联、侧链的修饰、生理活性物的固定化三种方法。2.2.1化学试剂交联法化学交联剂从功能上来分可以分为两类:第一类是具有双官能团的多官能团交联剂，例如:二异氧酸酯和坏氧化合物（BDDGE、京尼平等），这类试剂在相邻的两条肽链间形成胺基桥键;第

7、二类交联剂可以活化谷氨酸或天冬氨酸残基上的竣酸，使之可以与另一条肽链上的胺基反应形成酰胺结合，提供交联键⑸。交联剂按交联键发生的部位可分为两种:一种是分了内交联，它是在同一个螺旋内两条肽链Z间形成的交联键，这类交联键主耍影响交联产物的变性温度和拉伸强度等性能;另一种是分子间交联，它是在两条相邻的螺旋间的肽链中形成的交联键。这类交联键主要影响交联产物的溶胀性和表面延伸性。当两条微纤维之间的距离小于交联剂分子的长度时，交联也可以在两条相邻的微纤维之间发生[15]O化学试剂交联法中常用的化学交联剂有戊二醛、环氧化物、碳化二亚胺、1,6-己异二氤酸酯、叠氮

8、二苯基磷、京尼平等，其屮戊二醛是最早且目前应用最广泛的试剂，大量实验证明：戊二醛能提供有效交联，改善胶原的机械性能和生物相