华中农大胡杨/余小月/熊善柏等软骨修复材料领域综述：从结构认知到功能赋性角度阐述胶原基软骨修复材料的研究进展

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软骨损伤修复由于慢性治疗和组织整合难等问题，面临巨大的临床挑战。植入生物材料在诱导自体软骨细胞增殖并定向强化软骨修复能力方面具有潜在优势。I型胶原作为具备优异生物相容性和可控降解性的天然大分子，在植入型软骨修复材料领域展现出良好的应用前景。

近日，华中农业大学交叉科学研究院/食品科学技术学院余小月博士生、胡杨副教授和熊善柏教授等在胶原与皮革工程领域国产英文重要期刊Collagen and Leather发表综述，题为“Recent strategies of collagen-based biomaterials for cartilage repair: from structure cognition to function endowment”。该综述首先从结构解析入手介绍了软骨和I型胶原的多层级结构，接着从功能赋性的角度阐述了胶原基软骨修复材料的设计与制造，然后总结了当前用于检验材料软骨修复效果的评估体系，并根据胶原基材料在软骨修复领域面临的挑战提出了未来的探索方向。

本文首先介绍了软骨的主要组成结构和现有修复策略。结合软骨损伤的病因分析，分别从侵入式治疗、软骨移植、支架植入和基因疗法等方面展开对修复策略的比较与分析。随后以I型胶原为代表，描述了胶原特征性的多层级结构及其在软骨修复中发挥的重要作用。胶原的高生物相容性可促进宿主细胞黏附、增殖与迁移；三螺旋结构上丰富的活性位点可参与调控细胞的代谢行为；交联/复合可改善胶原基材的生物降解率、钙化程度和机械强度以适应软骨的实际状态。

接着，本文从成型技术、交联方法和功能复合的角度提炼胶原基软骨修复支架的设计理念和制造关键点。支架的微观结构设计以模拟软骨层级结构为导向，在冷冻干燥成型的基础上，结合单向冷冻、冻融循环、冰晶致孔和浇筑模型等方法，可较好模拟软骨微结构并有效诱导功能细胞生长。对支架交联改性以促进胶原分子间相互作用并稳定结合功能成分为主要思路，而添加生物大分子、无机物、生长因子、基因等活性物质以及包埋种子细胞能多维度强化胶原基支架的软骨修复活性。

总结与展望：胶原在软骨修复领域具有广泛的发展前景。未来胶原基材料用于软骨修复的应用建议包括：（1）软骨再生时对胶原支架的依赖程度与支架降解速率和力学性能维持的匹配性；（2）活性物质的稳定负载与构象维持；（3）限制细胞在体外扩增培养时的去分化技术；（4）再生软骨类型的定向诱导技术。综上，本文可为胶原基软骨修复材料的发展提供有价值的参考。

原文链接：

https://doi.org/10.1186/s42825-022-00085-4

作者简介

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第一作者简介

余小月，华中农业大学博士生，博士课题方向为水产胶原水凝胶的制备及其在骨修复材料领域的应用，作为主研人员参与了国家自然科学基金项目——“胶原-多巴胺”互作模式及其对贻贝仿生胶原水凝胶的调控作用研究的相关工作，目前以第一作者发表SCI论文4篇，授权国家发明专利2项（学生排名第一）。

通讯作者简介

胡杨，华中农业大学交叉科学研究院/食品科学技术学院 副教授，博士生导师（生物与医药专业学位），研究方向为水产品加工过程中的物性调控和水产品副产物综合利用（水产胶原、明胶和胶原肽在大健康领域的高值化利用）。是华中农业大学狮山硕彦计划青年英才，江苏省淮安市科技创新领军人才，国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心(武汉)和湖北省水产品加工工程技术研究中心固定成员，湖北省淡水产品加工产业技术创新战略联盟秘书处秘书，四川省皮革学会常务理事，《皮革科学与工程》杂志编委。主持国家自然基金（2项）、十三五国家重点研发计划子课题（2项）、湖北省重点研发计划子课题（1项）、湖北省自然基金（1项）、华中农业大学校自主创新基金（3项）和多项企业合作项目。以第一或通讯（含共同）发表科研论文44篇，其中被Acta Biomaterialia、Journal of Materials Chemistry B、Food Hydrocolloids等SCI收录22篇，ESI高被引论文（拓展版）2篇，授权发明专利6项（第一发明人）。

熊善柏，华中农业大学食品科学技术学院教授/博士生导师，享受国务院政府特殊津贴专家。现任国家大宗淡水鱼类产业技术体系岗位科学家、国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心（武汉）和湖北省水产品加工工程技术研究中心主任、中国水产流通与加工协会第六届理事会理事及专家、湖北省淡水产品加工产业技术创新战略联盟常务副理事长和秘书长。主持和参加各类科研课题共85项，其中国家级17项、省部级41项。在水产品加工保鲜理论与技术、蛋白质结构与功能特性、食品贮藏过程中品质变化动力学等方面开展了系列研究工作。已获省级鉴定成果34项，获省部级成果奖励8项，其中特等奖1项、一等奖2项；获授权发明专利75件；制订湖北省地方标准1项。发表论文400余篇，其中SCI、EI等收录98篇，主编、参编著作和教材9部。被评为湖北水产发展突出贡献科技工作者、湖北省农业领域产学研合作优秀专家和优秀科技特派员。

期刊简介

Collagen and Leather，原名Journal of Leather Science and Engineering，是在中国科技期刊国际影响力提升计划高起点新刊项目资助下创办的胶原与皮革领域重要学术期刊，由教育部主管，四川大学主办，Springer合作出版，主编为中国工程院院士四川大学石碧教授和英国北安普顿大学终身名誉教授Anthony Dale Covington，已申请ESCI、EI、Scopus、中国科技核心期刊等数据库，未来两年影响因子将定位于7.0-8.0。

期刊官网：https://jlse.springeropen.com/

Collagen and Leather招募青年编委，有意向者可将简历发送至[e-mail]。

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