陕科大王学川教授/刘新华副教授《Adv. Healthc. Mater.》邀请综述：胶原基质生物材料的研究进展

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近日，陕西科技大学生物质与功能材料研究所王学川教授/刘新华副教授等与四川大学博士后陈一宁受邀在《Advanced Healthcare Materials》发表胶原基质生物材料的研究进展综述，该综述结合中国国情，综合阐述了胶原的结构、交联改性、成型技术、作为先进生物医用材料的理论机制及发展现状、趋势等。

图1. 胶原基生物材料 (CBBs) 的医学应用。胶原可以根据不同的水解条件水解成明胶、肽和氨基酸，然后交联成胶原网络和重组蛋白。CBBs被广泛地应用于以下方面：(A) 止血；(B) 口腔医学；(C) 骨缺损修复；(D) 组织工程；(E) 整形外科和 (F) 药物输送

自2010年以来，由于中国人口老龄化的迅速增长，人们对医疗保健模式的需求已经超过了现有的资源。然而，中国生物医用材料的发展与西方发达国家之间仍然存在一定的差距。胶原是细胞外间质的主要结构蛋白，广泛应用于医学领域。胶原基生物材料 (CBBs) 可用于制备敷料和真皮替代品、手术缝合线、血浆替代品、组织工程支架和药物输送系统等，这归功于其特殊的生物相容性、生物可降解性、低免疫原性以及胶原宿主和组织之间的协调作用。本综述对 CBBs 的结构、交联和成型技术，以及实际应用等方面的研究进展进行了综述。首先，介绍和比较了动物源性胶原和非动物源性胶原的自然来源及其特殊结构。其次，对 CBBs 的各种交联方法和成型工艺进行了探讨。随后，阐述了几个实例来说明 CBBs 在生物医学上的实际应用，并强调了实际应用的注意事项。最后，从交叉学科的角度概述了 CBBs 的基本发展方向。本综述旨在为胶原作为先进生物医用材料的独特应用提供全面的机制，从而为促进胶原在中国的发展提供选择。

图2. 胶原分子链交联方法和CBBs的制备方法。

截止至2019年，医疗卫生领域占据了中国胶原应用市场的47.8%。有关部门预估CBBs的市场规模将从2021年的32亿元增加到2027年的199亿元。如图2所示，不同形式的胶原及其衍生物与其他材料或交联剂相结合，可用于伤口愈合、软骨及成骨分化、止血、组织粘附和医疗整形美容等方面。

图3 CBBs的组织工程应用示意图

迄今为止，已有与CBBs有关的5000余项中国发明专利被注册，30多个产品被中国国家食品药品监督管理局批准。虽然动物源性胶原具有原料丰富、安全、纯度高的优势，但重组胶原、类人胶原因其免疫原性低、组织修复性能突出而在医疗行业进入爆发式增长时代。然而，大多数在临床医学上投入使用的产品是纯胶原材料或简单改性的CBBs材料，而非经过多重改性的胶原和聚集体的生物材料。因此，中国CBBs的功能化和生产利用率仍有待提高。本文从材料与人体组织的反应活性、人体组织或器官对CBBs的生物反应，以及新型多功能CBBs的开发利用角度，提出了建议和展望。

相关成果以“A Review of Recent Progress on Collagen-based Biomaterials”为题发表在Advanced Healthcare Materials (Adv. Healthcare Mater. 2022, 2202042, DOI: doi.org/10.1002/adhm.202202042) 上。陕西科技大学博士研究生郑漫辉和四川大学博士后陈一宁为本论文的共同第一作者，通讯作者为陕西科技大学轻工科学与工程学院的王学川教授、姜慧娥副教授和刘新华副教授。感谢国家自然科学基金 (22278257, 21804084)，陕西重点研发计划项目(2022GY‐272), 陕西省教育厅重点项目 (22JY013) 和中国博士后基金项目(2021M692000)对本工作的大力支持！

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adhm.202202042

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