胶原蛋白在临床医学中的应用

第 24卷 第 3期 2005年 6月 北京生物医学 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 Ber — i — ng Biomedical Engineering Vo1．24 No．3 胶原蛋白在临床医学中的应用 刘慧玲 王栋 章金刚 摘 要 胶原蛋白是一种天然存在的具有很高利用价值的生物物质，其特有的极低的抗原性、可生物降解 性、生物吸收性、止血性能和促进细胞生长的功能，使得近年来在医药工业和医学临床的研究和应用 日益广泛。 本文在简述胶原蛋白特性与制备 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 的基础上，较为详细地介绍了胶原蛋白在烧伤、烫伤、止血和眼科治疗及 其组织工程 中的应用和进展。 关键词 胶原蛋 白 烧伤 创伤 止血 眼科 中图分类号 R318．08 文献标识码 临床 医学 组织工程 文章编号 18(]2．3208(2005)03．0239—03 The Progress of Collagen in Clinical Medicine LIU Huiling，WANG Dong，ZAHNG Jingang． Institute of Transfusion Medicine，Academy ofMilitary Medic~Sciences，Be~iing 100850 【Abstract】 Collagen has many useful features such as low antigenicity，controllable biodegradation，biological absorbable properties， haemestatic properties，ability to promote cellular growth and attachment．，which nlake it aIl excellent naturally occurring liiomateria1．it has a wide application in medicinal industry and clinical medicine．The research progress of coUagen in clinical application in bunts；wound，hemestasis an d ophthalmology etc．，as well as the characteristic and preparation technology of collagen． 【Key words】 coUagen burn wound hemostasis ophthalmology clinical medicine tissue engineering 胶原蛋白是哺乳动物体内含量最多的蛋 白质，占体 内 蛋白总量的25％～33％，具有特殊的机械性能和生物特性， 起着支撑器官 、保护机体的功能。胶原蛋 白在医学 中的最 初应用可以追溯到公元 175年，Galen医生首次将胶原蛋白 作为可吸收的肠衣缝合线使用⋯。随着制备工艺的改进和 修饰技术的发展，胶原蛋白已经成为一种性能优异、应用 广泛的生物材料。根据临床要求的不同，对胶原蛋白进行 相应的加工处理，制成止血粉剂、烧伤敷料、药物载体、 心脏辨膜、血管、食管和气管的替代材料、外科用缝线等 多种形态，配合各种用途使用，在临床医学上展现出良好 的应用前景 ’ 。 1 胶原蛋白的特性与制备工艺 胶原蛋 白是体 内分布最广 ，构 型变化多样 的成分 ，具 有很强的可塑性。结缔组织中大部分不溶性纤维是这种蛋 白质构成的，它的分布遍及全身各个组织器官。胶原蛋 白 分子 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面有许多极性侧基，如氨基、酰胺基、羧基、羟基、 肽基等，能与水分子以氢键结合，在胶原分子周围形成一 层水分子膜而呈胶体状态 。 目前胶原蛋白可应用于生物、医药、化工、食品等领 基金项目：全军 “十五”指令性课题资助 作者单位 ：军事医学科学院野战输血研究所 (北京 100850) 作者简介：刘慧玲 (1976一)，女，研究实习员。 E—mail： hlliucn@yahoo． corn．cn。 域，用途非常广泛，其制备方法相对简单。胶原水溶胶冷 冻干燥 ，便可制得多孔 的胶原海绵 ，改 变胶原 溶液的浓 度可控制胶原海绵的孔隙率。胶原膜的制备方法 同胶原海 绵的制备方法很相似，在空气中直接干燥 即可得到膜 ]。 动物真皮经 胃蛋 白酶分解后 ，除去非螺旋的端肽部分 ，沉 淀并纯化得到无菌悬浮液，贮存于盐溶液中便可得到针剂 型的胶原 。复合型 的胶原产 品则是在胶原水溶胶 中掺入 了其它的一些原料制备而成的。近年内，随着各种各样的 胶原蛋白产品进入市场 ，胶原蛋 白在生物技术产品 中的应 用倍受关注。 2 胶原蛋白在烧伤治疗中的研究与应用 烧伤是一种常见的疾病，胶原蛋白生物敷料具有制备 方法简便、灭菌方便、易于加工等优点 ，促进了其在烧 伤治疗 中的应用。 Yannasb 等人研究了 1O例使用胶原蛋白敷料的烧伤病 人 ，无感染 、炎症和排异反应。将 自体上皮细胞被植 入到 胶原蛋白基质中，可完全替代皮肤” 。国内王旭等人 利 用人的真皮组织提取胶原溶液，冷冻干燥制备成胶原膜后， 植入预先培养的纤维母 细胞 ，形成人真皮类似物。胶原蛋 白作为治疗烧伤的敷料 ，具有黏附性好 、适 于肉芽组织 和 上皮细胞形 成、能减小伤 口的挛缩 和抗原反应 、止血 性能 好、易吸收组织溢泌物等 特点，用于皮肤烧伤、烫伤的 修补、治疗和护理，可以减轻和缓解烧伤、烫伤的程度， 维普资讯 http://www.cqvip.com · 240 · 北京生物医学工程 第 24卷 防止细菌性感染。 目前胶原蛋白已成为各类创面敷料中的新宠。 3 胶原蛋白在创伤外科中的应用 胶原蛋白是以纤维或弹性纤维的形式发挥生理作用， 对刨伤组织的修复有重要意义，在创伤外科中主要用于外 力所致的伤口、腿部溃疡和褥疮等的治疗 ]。 Duun等人n。。 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 出一种含有碳．纤维电极的交联胶原 蛋白海绵，在电刺激作用下该海绵可加速创伤伤口的愈合。 戊二醛胶原人工皮 ，可用于绿脓杆菌感染、慢性溃疡创面 及Ⅲ度切痂创面、且无排异反应，可望替代异体皮⋯]。 胶原蛋白用于创伤治疗中的特点除了具有抵抗原性、 生物相容性的生物特性外，还具有类似真皮的物理形态结 构和可适度交联及被组织吸收的物理化学特点。目前，胶 原蛋白及其改性的产品在国内外被大量的投人生产。 4 胶原蛋白在止血应用方面的研究 胶原蛋白能够与血小板黏结、聚集起到止血的作用， 它的三螺旋结构能够诱导血小板附着” ，产生释放反映， 而且能激活血液凝固因子，粘着在渗血的伤口上，对损伤 的血管起到填塞的作用。国外对胶原止血材料的研究十分 活跃，已经成功地用于肝、脾等富含血管的组织出血的治 疗中，如肝脏吻合术、心脏手术及各种外科、内科手术 。 另外，胶原蛋白海绵和微晶胶原止血剂已经成功地用 于粘牙龈手术中来控制上颚等部位的止血，还可用于血管 嫁接、局部肝切除、脑、胰、肝和肾伤ISl的止血中“ 。国 内对胶原止血材料的研究起步较晚，军事医学科学院卫生 装备研究所研制的胶原海绵止血材料止血效果良好 ，用 于体内创面的止血与治疗具有安全可靠性 。 5 胶原蛋白用于眼科疾病的治疗 胶原蛋白能够促进角膜上皮细胞的损伤的修复和细胞 生长，在眼科疾病的治疗中应用相当广泛。胶原蛋白溶解 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m 。 胶原蛋白作为眼球保护膜在眼科中被广泛研究和应 用⋯ 。胶原蛋白还可以作为眼睛给药的载体，使药物在结 膜囊内逐渐释放，从而在短时间内使眼内药物达到较高浓 度，并保持较长时间，减少药物的全身毒性，具有广阔的 发展前景 。实验表明，妥布霉素、庆大霉素、万古霉素 和其它的一些抗生 素的胶 原蛋白保护膜 ，在角膜 、泪液和 跟房水中的药物浓度要高于通常的滴剂疗法的药物浓度 。 国内对角膜的上皮愈合和胶原膜释药方 面的研究也很成 功 。随着该领域研究的深入，胶原蛋白在跟科疾病治 疗中发挥着越来越重要的角色。 6 胶原蛋白在组织工程中的应用 组织工程是研究、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， 它主要研究四个方面：种子细胞、支架材料、器官构建、 临床使用。随着研究的深入，组织工程对于生物材料的要 求越来越高。目前，生物可降解的胶原蛋白是组织工程中 研究较多的一类材料，它具有生物相容性好，植入体内后 能在体液、酶、细胞等的作用下发生降解，变成小分子物 质被吸收或通过新陈代谢排出体外等特点 ]。 胶原在组织工程中主要作为支架材料、皮肤、骨骼和 生物工程膜代用品出现。胶原皮肤在皮肤更新和创伤处理 方面有广泛的应用，主要以胶原海绵的形式作为人工皮肤 使用，这在前面的叙述中已经有了详尽的叙述。胶原的结 构对矿物沉积具有诱导作用，它的表面含有沉积矿物的位 点，而且与非胶原基质蛋白，特别是与生长因子结合，可 有效地引发和控制矿化过程，促进骨形成并诱发至植入物 中作为骨骼代用品，骨骼代用品胶原与其他化合物或聚合 物混合 ，可用于矫形外科 ]。 随着胶原蛋 白在组织工程方面的应用，进一步促进生 物工程膜的发展，如血管膜、心脏瓣膜、韧带等。组织工 程的最新进展将加深对天然胶原材料的研究，从中提取性 能更好、重复性更强的生物材料。 7 胶原蛋白在临床医学中其它方面的应用 胶原蛋白在I临床医学中还被广泛地用于美容矫形；硬 组织修复、牙周疾病的治疗、牙周神经修复包裹材料、神 经的修复与再生；人工器官、心脏起博器、人体内脏的充 填物等，相关的动物实验及临床研究均比较成功⋯。美国 亚利桑那州大学研制成一种含锌的避孕胶原蛋白阴道海绵， 将海绵推至阴道上穹隆，即能阻止精子到达子宫颈，它在 阴道内可放置 2472h，无阴道刺激，可洗净再用。 8 问题和展望 胶原蛋白作为一种天然的生物材料使用具有诸多优点， 有着许多实际的和潜在的用途，可以和其它生物材料结合 以适用于不同的临床的要求。但胶原的耐用性、生物相容 性及制备的高成本是其作为生物材料的主要限制因素。 另外 目前实验所用胶原大多来源于动物 ，对临 床的研 究不利或有所限制。但是 ，胶 原蛋 白作为一种新 型的生物 材料，是一个正待发掘的丰富宝藏，随着研究工作的不断 深入，将会有更广阔的应用前景。 参考文献 [1] Lee CH，Singla A，Lee Y．Biomedical applications of co~agea— In mational Journal of Pharmaceuties，2001，221：1—22 维普资讯 http://www.cqvip.com [2] [3] [4] [5] [6] Purna SK。Mary B．Collagen hsed dressings—a review．Burns， 2O0o。26：54—62 Harkness RD．Biological functions of coUagen． Biol Rev， 1961， 36：399—463 Yamada N，Uchinuma E，Kuroyanagi Y．Clinical evolution of an allogeneic cultured dermal substitute composed of fibroblasts within a spongy collagen 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