天然高分子生物医学材料ppt课件

1、天然高分子生物医学资料. 人们对生命科学的浓重兴趣在于人类本身就是生命人们对生物医高分子注重与关切是由于构成人类肌体的根本物质，诸如蛋白质、核糖核酸、多糖、一些脂质都是高分子化合物；人类肌体的皮肤、肌肉、组织和器官都是由高分子化合物组成的。天然高分子资料是人类最早运用的医学资料之一。. 五十年代中期，由于合成高分子的大量涌现，曾使这类资料退居次要位置。然而，由于天然资料具有不可替代的优点，它的多功能性质和与生体的相容性，生物可降解性，加之对它的改性与复合，人们不断没有放弃对它的深化研讨，特别是最近对杂化资料研讨的需求，更显示出它的特点，成为不可短少的重要生物医学资料之一。. 目前天然高分子生物

2、医学资料主要有天然多糖类资料和天然蛋白质资料二大类。由于它们构造和组成的差别，表现出不同的性质，运用领域也不完全一样。但是，类似之处在于它们在体内很容易降解，降解产物对人体无毒且可为人体所吸收，参与人体的代谢循环，因此具有广泛的潜在用途。.第一节 天然多糖类资料 .多糖是由于许多单糖分子经失水缩聚，经过糖苷键结合而成的天然高分子化合物，多糖水解后假设只产生一种单糖那么称为均聚糖如纤维素、淀粉等，最终水解产物是二种或二种以上单糖那么称为杂聚糖如菊粉等。自然界广泛存在的多糖主要有：.植物多糖，如纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等。动物多糖，如甲壳素、壳聚糖、肝素、硫酸软骨素等。琼脂多糖，如琼脂、海藻酸

3、、角叉藻聚糖等。菌类多糖，如葡聚糖、半乳聚糖、甘露聚糖等。微生物多糖，如右旋糖酐、黄原胶、凝乳糖、出芽短梗孢糖等。 研讨较多的多糖类资料为纤维素、甲壳素和壳聚糖。 .一、纤维素 . 纤维素是由吡喃葡萄糖经由，糖苷键连结的高分子化合物，具有不同的构型和结晶方式，人们发现纤维素曾经有多年，但是由于它的构造复杂性，至今依然不能说对其非常清楚。纤维素的分子呈长链状，是一种结晶性高分子化合物，不同种纤维素之间的结晶构造存在差别，天然纤维素属纤维型，再生纤维素属纤维型。用强碱处置天然纤维，结晶构造发生变化，由型变为型。. 纤维的结晶程度在不同天然纤维间也存在差别，普通来说，随着结晶程度的提高其抗张程度、硬

4、度、密度添加，但弹性、韧性、膨润性、吸水性、化学反响性下降。精制的天然纤维素其结晶度约为，丝光纤维约为，再生纤维约为。无定形区的纤维分子陈列杂乱，因此较易进展化学反响。纤维素是一种非复原性的碳水化合物，不溶于水和普通有机溶剂，但能溶解于某些碱性溶剂和高浓度的无机酸溶液如铜胺碱、季胺碱亦可溶解于假设干种盐的浓水溶液中。 .纤维素的每一个葡萄糖单元具有三个羟基，有种取代的能够性，假设各羟基具有相等的反响时机，且已取代的羟基对未取代羟基不产生影响，从实际上讲基取代度可达。但是由于它的结晶性和、和的反响活性不同，其取代度普通均在之间。. 纤维素在医学上最重要的用途是制造各种医用膜，这种纤维膜的制造反响

5、包括以下三个步骤：.化学改性消费可溶性或热塑性纤维素衍生物；用溶液烧注或溶融法构成薄膜；对纤维素衍生物进展处置得到再生纤维素。 .目前再生纤维素的消费主要有以下三种技术： .铜氨法：将纤维素溶于铜氨溶液中构成可溶性络合物，然后与酸反响再生。粘胶法：纤维素与碱和二硫化碳反响，生成黄原酸，然后与酸反响再生。热塑性醋酸纤维素与碱反响水解再生。 . 枯燥形状的再生纤维素膜比较脆，不易得到称心结果，因此常需参与甘油做增塑剂，由于进展了增塑和膜的湿敏性等缘由故应适当保管。.再生纤维素铜珞玢：是目前人工肾运用较多的透析膜资料，对溶质的传送，纤维素膜起到筛网和微孔壁垒作用。一种再生纤维素铜珞玢在临床上虽获得极

6、大胜利，然而经过长期延续运用也能够引起诸如神经妨碍、色素堆积等弊端，未移除的中分子量物质在体内蓄积亦可引起病理病症和出现暂时性白细胞减少症。. 另一种再生纤维素的制造方法是利用醋酸纤酸素的脱乙酰化的方法进展再生。方法是将醋酸纤维素用四甲基砜增塑，再用熔融挤出法制成空心纤维，然后用氢氧化钠进展水解反响，四甲基砜在水解反响中移除并以甘油取代之。醋酸纤维素的性质主要取决于乙酰化程度，增塑剂的性质和比例，亦取决于纤维素分子的链长。醋酸纤维素膜，主要用于血透析系统全氟代酰基纤维素：用于制造膜式肺、人工心瓣膜、人工巧胞膜层，各种导管、插管和分流管等。.纤维素及其衍生物还可以用作载体进展多种酶的固定，微胶囊

7、的制备和药物释放系统，齿科修补资料和止血剂。.二、甲壳素与壳聚糖 . 甲壳素的学名为，乙酰胺基脱氧葡聚糖。壳聚糖是甲壳素脱去部分乙酰基后的产物。甲壳质及壳聚糖的化学构造与纤维素非常类似，它们之间的差别在于分子长链上的每个葡萄糖单元上的C2 上所接的基团，所接基团为乙酰胺基的是甲壳素，所接基团为氨基-NH2的是壳聚糖，而纤维素分子所接的基团为羟基-OH . 甲壳素是一种来源于动物的天然多糖，在自然界中的产量仅次于纤维素而居第二位，也是现今所发现的众多天然多糖中仅有的具有明显碱性的天然多糖。甲壳素的发现至今已有一百多年的历史，但它的开展比较缓慢。年，在美国波士顿召开第一届甲壳素壳聚糖国际学术讨论会

8、之后，发现具有极大的潜在运用价值和宽广的开展前景才逐渐遭到人们的普遍注重。.壳聚糖呈白色或灰白色，略有珍珠光泽，半透明无定形固体，约在 185分解，不溶于水和稀碱溶液，可溶于稀有机酸和部分无机酸盐酸，但不溶于稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸等。壳聚糖作为溶液被存放和运用时，需处于酸性环境中但由于其缩醛构造的存在使其在酸性溶液中发生降解，溶液粘度随之下降，假设参与乙醇、甲醇、丙酮等可延缓壳聚糖溶液粘度降低，以乙醇作用最明显。壳聚糖的化学性质. 由于甲壳质含有羟基，壳聚糖同时含有羟基和氨基，二者可以经过酚化、羧基化、羟基化、氰化、醚化、烷化、酯化、醛亚胺化、叠氮化、成盐、螫合、水解、氧化、卤化、接枝与

9、交联等反响生成各种不同构造和不同性能的衍生物。.甲壳素和壳聚糖的制备目前工业上消费甲壳素的主要原料是虾蟹壳。甲壳素和壳聚糖的制备方法比较简单，工艺已很成熟。分析阐明，虾壳和蟹壳的主要成分是碳酸钙、蛋白质、甲壳素以及少量色素，因此，甲壳素的提取过程也就是甲壳质与无机盐和粗蛋白分别的过程。. 1.酸脱钙：通常取粉碎的干蟹壳用质量分数为510的稀盐酸浸泡 24h，盐酸溶液以浸没蟹壳为准，用清水洗涤数次，抽滤完成脱钙。 2.碱脱蛋白：再用质量分数为610氢氧化钠溶液浸没除钙，然后将蟹壳用水浴加热至沸腾并保温lh 左右，抽滤，滤渣用清水洗涤至中性，这一步主要是脱蛋白过程。 3.脱色过程：可在紫外线作用下

10、完成或用质量分数为 0.6的高锰酸钾浸泡1020 h，过滤，用清水洗至中性，然后用质量分数 0.6的亚硫酸氢钠漂白1020 h，过滤用清水洗涤至中性，枯燥即可得到甲壳质。. 甲壳素和壳聚糖的制备方法比较简单，工艺已很成熟。采用虾或蟹壳，经清洗后浸酸脱钙，再用碱液脱除蛋白即得到甲壳素。如继续以浓碱去乙酰基那么得到壳聚糖。壳聚糖的脱乙酰化度和分子量是其两项重要参数。. 另外不同原料蟹虾壳、海蟹壳、对虾壳、河虾壳和蚕蛹用同一方法在一样条件下制备壳聚糖，收率分别为 13.6%、12.3%、10.5%、8.70%、l.8%，可见螫虾壳和海蟹壳是首选原料。此外，还可用酶法、微波法制备壳聚糖。.目前甲壳低聚

11、糖的主要制备方法是化学法、糖转移法和酶解法。化学法主要有：氟化氢降解法、酸水解法、氧化法；酶降解法有：专注性酶降解法和非专注性酶降解法。目前大多数采用化学法提取甲壳低聚糖，但此法单糖含量高低聚糖收率低，分别过程复杂，并且环境污染严重，而酶降解法工艺简单，环境污染小，并可以控制聚合度。.甲壳素普通来源于甲壳类动物，因此发现其有明显的氨基酸含量，即使经过碱处置依然有大约 0.的氨基酸存在。但经过严厉脱乙酰的处置后，由于氨基酸的可溶性，普通在壳聚糖中就不再含氨基酸，即使有也极其微量。壳聚糖的金属离子含量正在引起人们的逐渐注重，由于过高的金属对于制造医用品例如血液透析膜是不适宜的。. 甲壳素在人体的代

12、谢途径有二： 一是在溶菌酶的作用下首先分解成低聚糖，然后经一系列化学反响，一部分以二氧化碳的方式由呼吸道排出体外，另一部分那么以糖蛋白的方式为人体吸收利用。代谢途径.甲壳质和壳聚糖的运用壳聚糖是天然生物多糖甲壳质的脱乙酰基衍生物，其存在自在氨基，具有非常活泼的物理化学性质，由于壳聚糖具有无毒副作用、良好的生物相容性、可控的生物降解性、无抗原性等特性。由于氨基性质活泼，可用很多基团和化学物质进展修饰或连上一些促进细胞生长的细胞因子和激素等物质，因此壳聚糖及壳聚糖膜在生物医学、组织工程、药物缓释、细胞及酶的固定化等许多方面有着非常广泛的运用。.尤其是近几年壳聚糖作为可降解的生物资料在组织工程研讨中

13、己引起人们的注重。此外壳聚糖在骨，肌腱、神经、皮肤和血营修复的研讨中都表现出良好的运用前景。.1 医用纤维和膜资料用甲壳质、壳聚糖纤维制成的手术缝合线己运用于临床。与传统的羊肠线相比，用壳聚糖制成的吸收型外科手术缝合线资料柔软，易打结，机械强度高，易被机体吸收，同时不改动皮肤胶原蛋白中羟脯氨酸含量，无炎症反响，还可用常规方法消毒，添加伤口的抗张强度，加速伤口愈合。. 甲壳素缝线的力学性质良好，能很好地满足临床实际要求。在手术伤口愈合过程中，甲壳素缝线在体内的抗张强度逐渐下降。动物实验阐明，埋植于家兔背部肌肉内天，其强度下降到原来的，天后下降至，但在体内完全溶解的期限却比缝线长，大致需求个月。.

14、 甲壳素缝线曾经具备了可吸收性缝线的根本要求，具有以下特点：柔软性好，便于结扎；具有创伤治愈效果，伤口修复快，创口平整美丽；可在体内生物分解，分解产物平安无毒；对胰液、胆汁等碱性消化液耐受性高。 .用壳聚糖制成的医用纤维膜具有均匀、透明、手感好、柔软、良好的透气性、吸水性和杀菌性等优点。中国纺织大学己胜利地将壳聚糖无纺布、壳聚糖流涎膜、壳聚糖涂层纱布等多种医用敷料用于临床；其中用壳聚糖醋酸溶液制成的壳聚糖无纺布，透气透水性能极佳，用于大面积的烧、烫伤，能吸收组织渗出液，防止感染，效果很好。.以甲壳质、壳聚糖为主要原料制成的人工皮肤已运用于临床，青岛海洋大学亦胜利研制出新型敷料一人造皮肤，该敷料

15、在治疗过程中对创伤无刺激、无过敏、无毒性反响，且比常规疗法的愈合速度快得多，是一种很好的治创伤敷料。.2 凝血作用包扎用纱布经甲壳质粉末或壳聚糖溶液处置后包扎伤口就立刻止血，并有消炎作用，伤口愈合速度提高75，伤口长好后纱布不粘连，甚至不留痕迹。用壳聚糖制成止血海绵，可以立刻止血，临床效果非常好。.3 抗肿瘤作用甲壳素、壳聚糖及其衍生物的抑癌作用已被许多实验所证明。但关于甲壳质及其衍生物抑制癌细胞转移的机理，还没有完全清楚。据推测，甲壳质及其衍生物的癌细胞转移抑制机制并非基于免疫细胞的活化或是诱导出杀肿瘤活性，而是甲壳质及其衍生物能和血管内皮外表粘附分子相结合，封锁癌细胞对血管内皮的粘附和运动

16、。甲壳质、壳聚糖及其衍生物可以妨碍癌症转移过程中各阶段转移性癌细胞与宿主间的相互关系，也就是说抑制接著性，挪动性与浸透性等癌细胞机能，使得癌细胞无法顺利转移。. 甲壳质、壳聚糖及其衍生物的免疫功能已被国际所公认。壳聚糖能有效地添加巨噬细胞的吞噬功能和水解酶的活性，经过加强机体非特异性免疫系统的功能而抑制肿瘤生长。巨噬细胞激活后，除了本身的吞噬杀灭肿瘤细胞等功能加强外，又能分泌多种免疫因子调理其他细胞免疫与体液免疫。此外，壳聚糖还可显著促进脾脏细胞生成抗体的才干。4 加强免疫.5 降低脂肪和胆固醇心、脑血管疾病，主要诱因是过量的胆固醇及其脂质在血管内壁堆积引起动脉硬化，而且血管变狭窄，血液流动不

17、通畅或者是毛细血管壁变脆导致破裂而呵斥出血。为防止心、脑血管病的发生，必需调理体内胆固醇的含量。调理的途径有三条：减少吸收量；改动合成速度；加强降解和排泄。壳聚糖是聚阳离子很容易与胆汁结合并全部排除体外，大大降低了胆固醇酶的催化活性，妨碍了胆固醇的转化吸收。同时壳聚糖能聚集在带负电荷的脂肪周围，构成屏障妨碍脂肪消化酶的活化从而妨碍了脂肪的消化吸收。. 利用壳聚糖作为被膜资料制造微胶囊进展细胞培育和人工生物器官，是其重要的运用方面，借助于壳聚糖聚阳离子特性与海藻酸钠、羧甲基纤维素等带负电性的高分子聚阴离子反响，可制备不同外形的微胶囊，使高浓度细胞的培育成为能够。多孔质的甲壳素海绵在口腔外科领域用

18、作拔牙创伤、囊摘除、齿科切除部的维护资料，不仅可促进创伤的愈合也容易脱除，对细菌的增殖也有一定的抑制。.壳聚糖可以构成一种巩固的、吸水性的生物相容性膜，其吸水性较强，平衡吸水量可达，壳聚糖膜还具有较好的透氧性，壳聚糖可用作眼科敷料，在动物实验中发现壳聚糖与动物的眼膜相容性良好，而且可以生成较多的成胶原和成纤细胞，有利于眼疾治疗。.海藻酸海藻酸(Alginate)是存在于褐藻类中的天然高分子，是从褐藻或细菌中提取出的天然多糖，类似于细胞外基质中的糖胺聚糖GAGs，无亚急性/慢性毒性或致癌性反响，可作为食用的食品添加剂，也可作为支架资料用于医学用途，具备良好的生物相容性。海藻酸很容易与一些二价阳离

19、子结合，构成凝胶。而且，其温暖的溶胶凝胶过程、良好的生物相容性使海藻酸适于作为释放或包埋药物、蛋白与细胞的微胶囊。当其6位上的羧基与钠离子结合，就构成了海藻酸钠盐(Sodium Alginate)。 .自八十年代以来，褐藻酸钠在食品运用方面得到新的拓展。褐藻酸钠不仅是一种平安的食品添加剂，而且可作为仿生食品或疗效食品的基材，由于它实践上是一种天然纤维素，可减缓脂肪糖和胆盐的吸收，具有降低血清胆固醇、血中甘油三酯和血糖的作用，可预防高血压、糖尿病、肥胖症等现代病。它在肠道中能抑制有害金属如锶、镉、铅等在体内的积累，正是由于褐藻酸钠这些重要作用，在国内外已日益被人们所注重。日本人把富含有褐藻酸钠的

20、食品称为“长寿食品，美国人那么称其为“奇妙的食品添加剂。 .海藻酸钠根本性质(1)海藻酸钠是无臭、无味、淡 黄色不定形粉末；(2)海藻酸钠易溶于水，糊化性能良好，参与温水使之膨化。吸湿性强，持水性能好，不溶于有机溶剂；(3)海藻酸钠的稳定性以pH 值6-11 较好。pH 值低于6 时析出海藻酸，不溶于水；pH 值高于11 时又要凝胶，粘度在pH 值7 时最大，但随温度的升高而显著下降。.(4)海藻酸钠不耐强酸，强碱及某些重金属离子，由于它们会使海藻酸凝成块状，但碱金属(钠、钾)并不会使海藻酸钠浆发生凝冻。(5)海藻酸钠水溶液遇酸析出海藻酸凝胶。遇钙、铁、铅等二价以上的金属离子立刻凝团成这些金属

21、的盐类，不溶于水而析出。(6)海藻酸钠低热无毒。.海藻酸运用海藻酸是从海带中提取的一种多聚糖醛酸，多用于医药工业，作为防肥胖剂和治疗胃病的新型药剂有较大医用价值，同时，也是消费藻酸丙二醇酯、藻酸三乙胺、藻酸双酯钠 PSS 等的重要原料。海藻酸钾是一种从海带中提取的天然多糖碳水化合物，具有降低血脂肪、血糖、胆固醇等效果，目前主要用于制药及保健食品。同时，海藻酸钾还是一种良好的牙科印模料及面膜塑形剂，已逐渐运用于化装品行业。 海藻酸钠具有良好的血液相容性及在体内可以降解除去等特点，是靶向给药很好的载体资料。 .天然蛋白质资料蛋白质广泛存在于动物和植物体中，也是人们最早运用的生物物资料之一。作为医学

22、资料运用，主要是构造蛋白，弹性硬蛋白等。由于胶原来源广泛，特别是其抗原性低而被广泛运用于医学，纤维蛋白原具有特殊的生理功能，如止血、可降解性等亦早为人们所运用故对其作一简单慨述。.天然蛋白质资料纤维蛋白 是纤维蛋白原在生理条件下凝固而成的一种资料。 纤维蛋白可用不同方法进展化学改性，其中包括放射性碘化法、与合成高分子进展接枝和在纤维蛋白上进展酶的固定等。 纤维蛋白主要来源于血浆蛋白，因此具有明显的血液和组织相容性，无毒副作用和其他不良影响。作为止血剂、创伤愈合剂和可降解生物资料在临床上曾经运用很久；它的主要生理功能为止血，另外还可明显促进创伤的愈合；还可作为一种骨架，促进细胞的生长；并具有一定

23、的杀菌作用。 .纤维蛋白在临床上运用方式：纤维蛋白原的就地凝固，用于眼科手术的组织粘合剂，肺切除后胸腔填充物和外科手术中的止血纤维蛋白粉末，用作止血剂，可以与抗菌素共用，用作充填慢性骨炎和骨髓炎手术后的骨缺损纤维蛋白海绵，用作止血剂、扁平瘢的治疗和唾液腺外科手术后的填充物。.组织代用品，商品名Bioplast，主要用于关节成型术、视网膜脱离、眼外科治疗、肝脏止血及疝气修复等纤维蛋白薄膜，用于神经外科：替代硬脑膜和维护末梢神经缝线；用于烧伤治疗：消除颌面窦和口腔间的穿孔。.胶原蛋白如今胶原蛋白正渐渐进入美容护肤领域. 胶原蛋白是人体组织构造的主要成分之一，也是人体内含量最多的一种蛋白质，约占人体

24、蛋白质总量的25-33%，相当于人体体重的6%，它普及全身的各个组织器官，如：皮肤、骨骼、软骨、韧带、角膜、各种内膜、筋膜等，是维持皮肤与组织器官形状、构造的主要成分，也是修复各损伤组织的重要原料物质。 .胶原是一类研讨较深化的构造蛋白，在动物组织和器官的构成中起着重要的作用。由于其来源广泛，并具有生物可降解性、生物相容性和低免疫原性，己广泛运用于药物载体系统和人造血管、瓣膜等组织工程领域。.胶原可运用于医药领域的另一个主要缘由在于它经过自聚和交联，可构成具有一定强度和稳定性的构造，用弱酸水提取后可制成多种方式的药物载体系统。胶原的吸收和活性物质的释放受所用的交联剂种类和数量的影响。胶原释放系

25、统主要包括眼科用的胶原罩、烧伤和创伤用胶原海绵，用于基因释放的微球、与脂质体结合构成的用于药物释放的复合物以及透皮释放的控制资料等。.胶原的特点胶原有特定的分子构造、大小和氨基酸序列，由3 条多肽链经过氢键扭曲而成。由肽链变化，它们又可分为十几个类型。鉴于三股肽链的构造差别，己发现至少有 19 种类型的胶原，分别位于肌腱、血管、角膜、软骨等不同的机体部位，如型胶原主要存在于皮肤、肌腱组织，型胶原主要存在于软骨组织。其中型胶原含量最高，药物载体资料的运用也就基于这类胶原。.在机体内，胶原具有构造蛋白的功能，可抵抗中性蛋白酶的分解作用。但特异性的胶原酶可在距N 端约四分之一的位置断裂其自然螺旋构造

26、。不同类型的胶原对胶原酶的分解作用有不同的敏感性。在三股螺旋构造破裂后，胶原分子可由明胶酶和非专注性蛋白酶进一步分解成小肽和氨基酸。在体外，胶原纤维的分解可经过与组织蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶一同孵育来进展，这种方法可用于提取可溶性胶原。.胶原的制备技术胶原的制备技术历史较长，方法多样。胶原是由3 条多肽链组成的大分子。分子之间经过共价键搭桥交联，构成稳定的三维网状构造，水中溶解度低。有部分未能共价交联或者在体内未成熟的胶原可用中性盐或稀醋酸溶液提取而溶解出来，此部分称为可溶性胶原，又称作酸溶性胶原。而大部分胶原都是以胶原纤维方式存在，彼此又相互交叉而成网状，成为难溶性胶原。对于难溶性胶原可先

27、用胃蛋白酶消化水解去末端(非螺旋型区域)肽后再用稀醋酸溶液提取。故难溶性胶原又称作胃蛋白酶促溶性胶原。胶原的提制方法主要有以下几种：.1 可溶性及酶水解性胶原的制备以动物皮、鳞、骨等结缔组织为原料，经酸、碱预处置后、先用醋酸提取，可制得酸溶性胶原，然后用胃蛋白酶消化，可制得酶促溶性胶原。胶原粗品经反复透析、离心等纯化处置后，经冷冻枯燥可制得酸溶性和酶促溶性制品。.2 人胶原制备近年来随生物技术的开展采用基因重组技术消费人胶原的方法曾经构成。美国胶原公司利用特定乳腺表达系统，胜利实现从转基因动物奶汁中提取人胶原，并恳求了美国和国际专利(PCT，9416570)。将特定乳腺表达系统微量注射到受精卵

28、母细胞后，移植到哺乳动物母体，使其怀胎足月，得到能产生含重组人胶原奶汁的哺乳动物。这种方式产生的人胶原是不含其他类型胶原杂质的弹性胶原。.胶原的运用胶原作为生物资料具备以下优点： 来源丰富，易于提取纯化；非抗原性；可生物降解和生物重吸收；非毒性和生物相容性良好；与生物活性成分具有协同性；有较高的可伸缩性和一定可挤压性，具有生物可塑性；促进凝血，有止血作用；可制备成许多不同的方式；经过交联可调理生物降解性；利用其不同官能团，可定向消费所需资料；与合成聚合物有相容性。.其缺陷是：纯化1 型胶原费用较高；分别出的胶原有可变性，例如交联密度、纤维大小、微量杂质含量等；其亲水性导致其可易于溶胀和较快速的

29、释放；与水解相比较，酶解速率具有可变性；操作复杂；能够产生副作用，例如牛海绵脑BSF和矿化作用。.1.药物胶原释放系统在制备以胶原为载体的药物释放系统中需参与交联剂，例如戊二醛、碳二亚胺、酚基叠氮化物等，以便添加强度、减慢分解，从而延伸药物释放时间。以胶原为基质的系统可制备成膜剂、片剂、海绵、微粒及注射剂等剂型，用于不同的给药部位和疾病治疗。.1胶原罩collagen shields胶原罩是一种具有眼球外形的膜，用于角膜药物释放。普通可将胶原罩浸泡到药液中5-10min，制得载药系统，胶原起着药库的作用。将胶原罩放入眼中，在泪水冲洗作用下缓慢溶解，产生一层生物相容的胶原溶液。它可光滑眼外表，减

30、少眼睑与角膜间的摩擦，添加药物与角膜的接触时间，促进上皮愈合。该系统可使药物作用时间维持24-48h，并可获得较高的角膜药物浓度。.胶原罩所载的药物常是水溶性抗生素，如庆大霉素、妥布霉素、乙基西梭霉素等。胶原罩作为部分治疗的药物载体可让氧气自在透过，维持角膜正常的代谢过程。用胶原作基质处置的角膜创伤部位，水肿产生较少，表皮愈合速度和完好情况比用其它普通处方好。这能够是由于其可防止角膜细胞与创伤处接触，减少角膜细胞炎症反响的缘故。用胶原作为药物载体的缺乏之处是胶原罩不完全透明，会降低视力，产生不适。另外，它在眼中能保管的时间也不太长。.2胶原膜将胶原溶液倾倒在平板上，经空气枯燥即可得到胶原膜。膜

31、厚普通为0.01-0.5mm。载药胶原膜常用于治疗部分组织感染及促进骨骼生长等用途。将载有四环素的胶原埋植于牙周，抗菌活性可维持10d，在4-7 周内牙周疾病的发生率明显降低。这可归因于四环素的抗菌活性和对胶原酶水解的抑制造用。在用胶原膜作为基因药物的载体研讨中，将重组人成骨蛋白-2 胶原系统埋植于骨上，可产生骨诱导作用，促进骨的构成。.3胶原海绵将胶原水溶液经冷冻枯燥可制得胶原海绵。所用的胶原浓度普通为0.1%5%，可经过其浓度来控制冻干胶原海绵的多孔构造。可经过参与交联剂、强性蛋白、纤维结合素或氨基多糖来添加胶原海绵的弹性。由于胶原海绵可吸收大量的组织渗出液，平稳地附着在湿的创面上并维持一

32、定湿度，防止机械损伤和二次细菌感染，因此对治疗重度烧伤特别有效，可作为各种类型创伤敷料，如褥疮、腿部溃疡。.胶原海绵适于短期释放抗生素3-7d。将载有庆大霉素的胶原海绵埋植到腹部腐烂处，可减少部分感染，在部分获得较高的庆大霉素浓度，而血清中药物浓度很低。胶原海绵可在几天后被完全吸收，且不会出现任何副作用。胶原海绵也可用于释放重组人成骨蛋白-2 以促进骨构成。重组人成骨蛋白-2 与可溶性胶原的结合主要受交联度、pH 值和胶原质量等海绵特性的影响。.4胶原微粒和微柱将胶原载体制备成微粒和微柱可简化埋植过程，这类药物系统可经过注射方法埋植于体内。胶原微粒的制备过程包括将胶原溶液分散液体石蜡或油中，乳

33、化后经戊二醛交联即可制得3-40m 的微粒。再将胶原微粒浸泡到药液中吸附药物，即得载药微粒。胶粒对维生素A、维甲酸、丁卡因、利多卡因、氢化可的松、泼尼松龙等亲脂性药物的载量可达10%。.将胶原制生长 1cm 和直径1mm 的微柱是种可注射植入的药物释放系统，这种系统己用于释放大分子，如干扰素、血浆蛋白及DNA 等。胶原作为生物资料，具有生物相容性好、免疫原性较低、在生理条件下可分解、可促进细胞生长和修复创伤等优点，在眼部药物释放、治疗癌症的注射微粒、释放抗生素的海绵和释放蛋白药物的微柱等方面己有胜利的运用。通常，药物胶原载体系统的建立是经过胶原对药物的吸附作用来实现的。.胶原作为骨修复资料的运

34、用骨组织具有再生才干，但是新骨组织的构成必需满足三个条件：存在骨构成的前体细胞；有允许骨构成的环境和充足的营养；必需有成骨细胞附着的基底。成人骨髓中含有干细胞(即间充质细胞)，它们能进一步分化成成骨细胞。在骨髓腔面、骨小梁外表、中央管、穿通管的内衬、骨膜最内层毛细血管等外周等处分布有骨原细胞。.胶原资料植入体内后降解，释放大量的氨基酸于周围环境中，在胶原资料外表构成氨基酸库，为骨构成提供充足的营养成分。成骨细胞从周围环境中摄取所需的氨基酸，合成并分泌胶原纤维及有机基质，合成的胶原纤维作为模板，在富含Ca、P 的环境中发生类骨质的钙化，成骨细胞包埋其中成为骨细胞，构成骨组织。.1 引导性骨再生资

35、料引导性骨再生的过程实践上是运用膜技术，为骨折修复的“诱导成骨和“传导成骨呵斥良好环境来完成骨再生修复的过程。目前，大量实验研讨及临床运用己证明，运用引导性骨再生的方法，可以修复颅骨、面骨、上下颅骨的骨缺损。.胡晓波等报道，在引导性骨再生、促进骨缺损愈合的实验中，胶原膜所起的作用可有效地阻止周围生长较快的纤维结缔组织长入骨折部位，而给生长较慢的成骨组织提供细胞分化、增殖的空间。该膜具有良好的诱导成骨作用的缘由能够是：胶原能够更易作骨形状发生蛋白(BMP)的载体，参与BMP 诱导成骨，胶原膜的网状构造更易于牢牢吸附BMP，使其在部分发扬更耐久的生物活性，BMP 结合在膜的外表，与其他载体相比，使

36、BMP 更易与周围的间充质细胞接触，从而诱导其发生转化.2骨组织工程的基质资料胶原蛋白是生物机体结缔组织的主要成分，是人体蛋白质中含量最为丰富的蛋白质。用适当的提取方法从动物机体组织提取的胶原蛋白，去除其抗原性所在端肽后，可加工成具有良好生物相容性的生物资料。.Kimura 等在1984 年首先发现，在胶原凝胶中培育软骨细胞能很好维持软骨细胞的表型。1989 年Wkitanis报道用包埋与胶原凝胶中的软骨组织进展修复兔关节软骨的研讨，获得理想的结果。人体骨骼的主要功能是支持、承重、力的传导、维护内脏器官等，因此要求组织工程研讨的支架资料应具有一定的抗压、抗张及抗改动才干，既要有一定的强度，又要

37、有一定的韧性。.Maxian 将5HA，10%PLCA 与I 型胶原复合构成的新型支架资料，改善了力学性能，具有诱导骨再生的才干。胶原资料作为组织工程支架，可以促进细胞合成胶原基质。这能够是由于胶原作为组织工程支架资料，类似于天然的细胞基质，经过一个调理反响控制机制促进细胞的胶原合成。.3骨生长因子的载体资料新近的研讨阐明，生长因子经过刺激成骨细胞的增殖及其活性，调理部分骨生成作用。在众多的骨生长因子中，BMP 最受注目。BMP 具有酸性分散性，可以诱导血管周围末分化的间充质细胞向骨、软骨发生可逆的分化。但直接将BMP植入体内，会被血液冲走，假设仅用BMP 修复骨折而没有骨架资料，BMP 不易

38、固着。许多学者思索到如将BMP 固定到资料外表，制成BMP载体植入系统，使BMP 缓慢释放，不断作用于周围靶细胞，可诱导更多的新骨构成。.3HA 的粘接资料胶原蛋白具有良好的粘接性，临床上可将其作为粘合剂与其它生物资料如羟基磷灰石(HA)结合运用。此复合资料既抑制了单纯胶原抗压强度缺乏的缺陷，又弥补了HA 颗粒间无粘接力而不易成型、易溢出弥散的缺乏，在动物实验和临床运用中都显示了优越性。动物实验阐明，在修复骨缺损时，此混合物易成型、易操作，植入时HA 颗粒无弥散，在有新骨、结缔组织长入和与宿主组织结合时不变形，且与宿主组织结合快，从而固位好。.在颌面外科，HA 常用于牙龈萎缩或无牙槽患者的修复

39、，以增高、扩展牙槽。HA 单用时，因其颗粒间无粘着力，操作因难，不易成形，术后在功能压力下常有变形，HA 颗粒溢出，创口破裂，使托牙的固位和稳定性遭到影响，用胶原作HA 粘接剂后防止了上述缺乏，可达称心效果。.透明质酸透明质酸Hyaluronic Acid，以下称HA是一种独特的线性大分子粘多糖，由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖的双糖单位反复交替衔接而成，C14H21NO11n；根据组织来源不同，分子量变化于105-107 之间。HA 广泛分布于动物和人体结缔组织细胞外基质中，在眼玻璃体、脐带、皮肤、软骨和滑液中含量较高，血清中含量最低，与其它天然粘多糖不同，HA 分子内不含硫酸基团，也不与蛋

40、白质共价结合，能以自在链方式在体内游离存在。.早期研讨以为HA 仅是一种细胞空间填充物，未能引起人们注重，但在过去的10 年里，随着对HA 构造、性能、生物功能认识的深化，HA 己成为细胞生物、病理、免疫学等领域的研讨热点。HA 因其高度的粘弹性、可塑性、浸透性和良好的生物相容性，作为一种可吸收、可降解的生物资料，己广泛运用于临床医学和高级化装品消费。.HA 的物理化学特性HA 具有许多天然粘多糖共有的性质：呈白色，为无定形固体，无臭无味，有强吸湿性，溶于水，不溶于有机溶剂。但较其它粘多糖而言，HA 有其独特的性质，兼具高分子量和大分子体积的特性，由于直链轴上基团之间的氢键作用，HA 分子在空

41、间上呈刚性的双螺旋柱型，在水溶液中HA 分子链上相邻NH 和COO-残基之间的“水桥“作用，进一步加强其刚性；.HA 比其它任何天然或合成聚合物都具有更强的吸水力，以致2的纯HA 溶液能将剩余98的水紧紧吸住，使得能象胶状物一样被提起，但它实践上是溶液，能被稀释。 HA 溶液具有独特的粘弹性，剪切力对其粘度值影响很大，溶液的粘弹性随HA 分子量和浓度的添加而添加，也被以为是分子网络构成的结果。.透明质酸在医学上的运用HA 具有许多重要的物理特性如高度粘弹性、可塑性、浸透性、独特的流变学特性以及良好的生物相容性，是一种临床上用途非常广泛的生物医学资料。它的临床用途主要表如今一大方面：.1在临床诊

42、断学中的价值。由于在许多疾病的发生、开展以及愈合等过程中，HA 可呈现有规律的变化，尤其是作为一种诊断目的，HA 表达出它独特的价值。临床上曾引荐运用检测HA 的血清程度作为某些疾病的诊断目的。.2纯HA 制品的临床运用价值。业己公认HA 凝胶是眼科显微手术中的必备之物，它的运用是当今眼科显微手术中的一大里程碑。如今HA 凝胶己被广泛用于白内障囊内外摘除术、人工晶体植入术、视网膜剥离术和角膜移植术等多种眼科手术。在关节腔内注射HA 作粘弹性生物补充疗法亦己显示出宏大的运用潜力。大量的临床运用结果阐明，运用HA 作关节腔内注射治疗骨关节病，不仅抑制了以前用激素治疗的副作用，而且近期和远期效果均优

43、于激素，成为治疗骨关节病的首选资料。在各种外科手术中，HA 能有效的预防术后粘连。.3HA 加药物作缓释制剂或诱导靶向。HA 作为一种载体，可将各种药物导向送到各病理部位。让药物定位于作用部位同时缓慢释放，这样可大大加强药物的疗效。目前，正在研讨或正在临床验证的己有数十种，等待不久的未来就会投放市场，发扬宏大的作用.4HA 促进药物透皮才干的功能HA 在皮肤外用药剂中作载体运用时，除了具有缓释药作用外，还可促进药物的透皮才干。由于HA 具有非凡的保湿性能，在皮肤外表构成的水化膜可使角质层水合软化，在令皮肤柔软光滑、细腻柔嫩的同时，也添加了药物分子的透皮才干促进了皮肤对药物的吸收。.5生物涂层HA 也可用作生物涂层、但迄今用HA 作生物涂层并获得称心结果的只需美国一家专业HA 生物涂层公司。其根本原理是：HA 是人体组织与组织，细胞与细胞之间的基质成份，人体许多细胞外表有HA 受体，将HA 涂布于一切的体内植入物外表，再植入体