霾藿ln第三屠童洋生麓膏技术论坛2 0 0 5 0 8 1 9 2 3海产胶原蛋白的制备及其在生物医学工程领域的应用研究钱卫平董健陆璐陆祖宏( 东南大学生物科学与医学工程系生物电子学国家重点实验室，南京2 1 0 0 9 6 )( w qia n 国se u e d u o i l )组织和器官的丧失及功能的退化是人类健康的众多威胁之一。机械性机体损伤和日益加大的老龄化人群对可供移植器官和组织修复的需求增加。随着时间的推移，供需之间的差距在扩大。同时，许多患者在等待可供移植器官中死去。组织工程是利用自体或异体种子细胞接种到支架材料上，增殖分化形成可供移植的组织器官。该学科的发展一直是和临床器官移植及组织修复密切联系。材料科学的发展和干细胞生物学研究的日趋成熟，使组织工程为临床提供可移植的器官和组织修复材料成为现实。胶原蛋白是生物体细胞外基质的一种主要结构蛋白。在骨、软骨、心脏瓣膜、角膜、皮肤等器官和组织的修复和重建研究中【卜7 1 ，胶原蛋白作为支架材料具有生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性等优点。不同骨形成蛋白和生长分化因子常被偶联到支架胶原蛋白分子上促进成骨细胞的生长【2 羽。不同比例的生长和诱导因子直接包埋到胶原蛋白支架中定向诱导分化植入细胞。心瓣膜植入材料钙化研究中发现在胶原蛋白分子上偶联二磷酸基和鱼精蛋白可以有效地减缓钙化速度 9 A o ，而在胶原蛋白分子上偶联不同氨基酸发现对延缓钙化没有任何作用。胶原蛋白和其它材料的复合使用，增加了支架基质的新特性。在骨组织重建基质研究中，胶原蛋白支架上可原位生成羟基磷灰石。这种基质具有胶原蛋白和羟基磷灰石的双重特性，即优良的生物学性能和力学性质。原位生成的5 0 微米左右的羟基磷灰石颗粒镶嵌于胶原蛋白支架表面有利f 细胞的贴附和迁入【I2 1 。成纤维细胞在胶原蛋白和透明质酸的复合基质上培养两周增殖比胶原蛋白基质上高9 6 【6 】。胶原蛋白也可和壳聚糖复合用于皮肤修复研究，壳聚糖有利于神经在再生皮肤中形成。胶原蛋白的生物学研究发现功能稳定的人体器官的重要组成成分胶原蛋白的三股螺旋结构在体温条件下是不稳定的，处在解螺旋与成螺旋的动态变化之中l I4 l 。因此，理想的植入人体支架材料的胶原蛋白的三股螺旋结构受人体温的影响也应该是动态变化的，分子的状态决定植入材料的生物学功能。国内用于组织工程研究的胶原蛋白主要取材于猪、牛等哺乳动物，以凝胶膜形式或以复合材料形式用于动物模型研列7 b 1 6 1 。猪、牛等哺乳动物胶原蛋白的解螺旋和成螺旋变化温度高于人体温。本项研究旨在从低温环境生存的冷血动物鲨鱼、海蜇等在进化关系上与人类远源的物种( 可避免诸如疯牛病等感染和传播人类) 中大规模制备解螺旋和成螺旋温度低的海产胶原蛋白，并模拟重建人体组织中胶原蛋白的存在形态和结构将其组装出具有特定生物学功本项研究得到国家自然科学基金( N o 2 0 4 7 5 0 0 9 ，3 0 3 7 0 3 1 2 ) 和高等学校全国优秀博士学位论文作者专项资 金( N o 2 0 0 2 5 2 ) 资助。3 3 5福毽I n 。第三届海洋生物高技术沦坛2 s 0 8 1 9 - 2 3能的微结构，再由组装的微结构构建皮肤等软组织修复和重建的支架材料。控制胶原蛋白分子在支架材料中的存在状态和支架材料的微观结构，实现支架材料的稳定的生物学功能。3 3 6