胶原蛋白海绵及临床止血及填充课件

胶原蛋白海绵与临床止血及填充顾其胜研究员博导上海其胜生物材料技术研究所胶原蛋白组成及分布表18种不同类型胶原蛋白的组成、结构及组织分布

胶原亚基染色体亚基组成分子聚集体组成组织分布功能Ⅰα117[α1]2α2大直径交叉条状纤维骨、角膜、皮肤、肌腱支撑纤维α27[α1]3肿瘤、皮肤Ⅱα112[α1]3小直径交叉条状纤维透明软骨、玻璃体支撑纤维Ⅲα12[α1]3小直径交叉条状纤维皮肤、肺、动脉、肾、子宫小的支撑纤维Ⅳα113[α1]3非纤维网状结构基底膜网状支架α213[α1]2α2控制多功能的细胞α32[α1]2α3结合部位α42[α1]2α4α5x[α1]2α4α6xⅤα1α2α392[α1]2α2α1α2α3[α1]3或交叉小直径纤维、或和Ⅺ型链形成分子结缔组织、大量存在血管化组织和角膜基质小的支撑细胞周纤维可能是Ⅰ型胶原分子的核心Ⅵα1α2α321212α1α2α3念珠状小纤维除基底膜外的所有结缔组织可能是主要的胶原纤维和细胞界面Ⅶα13[α1]3锚定纤维皮肤的下基底层固定表皮细胞在基质下Ⅷα1α2[α1]2α2非纤维网状结构培养内皮细胞、巩膜、后弹性层、软骨膜等透明软骨、玻璃体Ⅸα16α1α2α3FACIT和Ⅱ型胶原结合，并使α21Ⅱ型胶原纤维和软骨α3蛋白聚糖相互作用Ⅹα16[α1]3非纤维网状结构肥大软骨软骨成骨发育Ⅺα16α1α2α3或小直径交叉纤维、透明软骨、玻璃体可能是Ⅱ型胶原控制α212或和Ⅺ型链形成分子纤维直径的核心α3Ⅻα16[α1]3FACIT皮肤、胚胎腱、牙周韧带和Ⅰ型胶原结合ⅩⅢα110[α1]3内皮细胞、表皮ⅩⅣα1[α1]3可能是FACIT胎儿皮肤和肌腱可能与Ⅻ型胶原相似ⅩⅤα19[α1]3成纤维细胞、子宫内膜ⅩⅥα11[α1]3FACIT心脏、肺、胰腺、胎盘ⅩⅦα1皮肤表皮和内皮连接基底细胞与基质结合ⅩⅧα1肺、肝、肾注：FACIT为不连续三螺旋结构的纤维相关胶原蛋白胶原蛋白结构图解胶原蛋白的生理功能富含胶原的组织被认为是一种复合材料，即：高度定向的结晶胶原纤维被包裹在非胶原的聚糖、糖蛋白和弹性蛋白的无定型基质中。1-1胶原纤维在肌腱和韧带中平行排列，以适应高抗拉强度。1-2胶原组织在皮肤中随机排列，以适应皮肤力学的各向异性和各延长性。1-3胶原蛋白在软骨中形成大分子凝胶以使软骨维持形状并提供关节的轴承受面。1-4在其它各组织，如耳、鼻的形状等行使支撑功能等。1．物理和生物力学性能2-1静电学性能：分子内电荷给胶原纤维提供极大的稳定性。2-2离子和大分子结合性能：分子上自由羧基有结合阳离子如钙的能力，同时大量的负电荷离子能与大分子（蛋白质、多糖等）结合。2-3成纤维性：胶原分子能被诱导成多晶型形成头尾平行排列即：头－尾、尾－尾、头－头方向随机排列。2．生理化学性能

3-1止血性能：诱导血小板释放，聚集等，同时参与凝血瀑布3-2细胞相互作用性能：（1）作为细胞生长的依附和支架（2）诱导上皮细胞等增殖、分化和（3）成纤维细胞的生长调节及反馈3-3免疫性能：低免疫性使异种异体用于患者3．生物学功能

胶原蛋白在组织修复中的作用生理性止血机制★2胶原促进因子XI的活化因子XII因子XIIa★1胶原激活因子XII因子XI因子XIa因子IX因子IXa因子X因子Xa组织因子凝血酶凝血酶原纤维蛋白原纤维蛋白★4胶原促进血小板释放α颗粒，其中含纤维连接蛋白、因子XIII纤维连接蛋白★3胶原从血小板中活化因子Ⅴ胶原蛋白与其止血材料的比较项目凝血酶明胶海绵纤维素制剂纤维蛋白胶胶原蛋白组成激活的凝血酶胶原蛋白水解后的明胶纤维素纤维纤维蛋白原、抑肽酶、凝血酶和氯化钙纤维状的胶原蛋白止血速度＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋吸收血量＋／－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋粘合性＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋压迫周围组织－＋＋－－延缓骨再生－－＋－－促进组织再生的作用无无无无有组织相容性好一般一般好好有效时间有限定无限定无限定无限定无限定操作使用复杂简单简单复杂简单价格高一般低高稍高表胶原蛋白与其他局部止血材料的比较

（一）胶原溶液对血小板聚集功能的诱导实验（二）胶原海绵对兔创伤表面的止血功能实验（三）胶原海绵对SD大鼠肝脏止血功能实验实验研究表胶原溶液对血小板聚集功能的影响胶原溶液对血小板聚集功能的诱导实验诱导剂浓度(ml)血小板聚集率1分钟(1％)5分钟(1％)最大聚集率(1％)最大聚集时间(秒)ADP0.5μg36.10±10.3555.50±11.7l56.16±10.44292.80±3.83胶原0.0218.89±10.4l71.02±12.8472.13±17.91269.32±27.310.040.080.1P值<0.05<0.05<0.05<0.05表不同浓度胶原溶液对血小板聚集功能影响胶原浓度(ml)血小板聚集率1分钟5分钟最大聚集率最大聚集时间0.0219.3±10.0262.74±16.2062.94±16.07267.6±19.7l0.0421.68±9.8874.70±14.0177.18±12.64261.4±44.440.0820.14±10.6275.02±10.2875.72±10.53280±6.600.113.35±13.3676.58±9.6672.83±9.45268.25±32.54F值<F0.05<F0.05<F0.05<F0.05胶原海绵对不同创面止血时间(秒)胶原海绵对创伤表面的止血功能实验分组胶原海绵明胶海绵P值皮下出血组49.75±15.21101.88±26.73<0.05股静脉组57.60±19.05116.40±15.00<0.05肝浅表裂伤10－20''15－30''>0.05肝楔形切口63.6±23.98108.70±36.85<0.05胶原海绵对不同创面的平均出血量(g)分组胶原海绵明胶海绵P值皮下出血组0.956±0.2451.826±0.391<0.05肝楔形切口1.379±0.3522.382±0.730<0.05肝叶切除外用两种敷料即刻止血时间及出血量

胶原海绵对SD小鼠肝脏止血功能实验胶原海绵明胶海绵P值时间(秒)57.2±15.4796±15.17<0.05出血量(g)0.668±0.3331.655±0.280<0.05图1术后第7天，高倍镜（3.3×40）下切片观察胶原蛋白海绵分解，炎性细胞浸润。图2术后第7天，高倍镜（3.3×40）下切片观察明胶海绵降解少，内散在炎性细胞浸润。图5术后第14天，高倍镜（3.3×40）下切片观察胶原蛋白海绵边缘炎性细胞浸润，肝细胞再生。图6术后第14天，高倍镜（3.3×40）下切片观察明胶海绵同肝组织交界处炎性细胞浸润，肝纤维组织再生，有异物性肉芽肿形成。图9术后第20天，高倍镜（3.3×40）下切片观察胶原蛋白海绵大部分吸收，内有许多再生肝细胞。图10术后第20天，高倍镜(3.3×40)下切片观察明胶海绵边缘肝组织纤维化。1．创面止血2．创面愈合3．修复填充胶原蛋白临床应用(一)．创面止血胶原蛋白海绵可用于几乎所有手术中的止血，各种创面的止血，在大多数手术操作中，一般用1-2片胶原海绵在切除的端面或出血的局部短暂压迫就能达到止血的目的。举例简述如下：胆囊切除手术：术中最困难的操作可能就是将胆囊从肝脏的胆囊床上剥离下来，由于炎症的影响，胆囊常与胆囊床粘连紧密，分离中经常发生出血或渗血，严重的会因渗血不止导致术后愈合缓慢甚至不愈合。在许多医院的临床实践中，常常将胶原蛋白海绵剪切成胆囊床的大小及形状，或者直接使用50mm×50mm大小的2-3块压迫胆囊床，均能在短时间内起着明显的止血效果。另外，压迫后也可以用4号线将胶原海绵固定到创面上，起到进一步加压止血作用。一般5分钟内完全有效地止血，术后引流液中没有发现活动性出血的迹象，亦无其他不良反应。肝脏的外科手术：胶原蛋白海绵也被广泛应用于肝裂伤的修补术，肝脏血管瘤切除手术以及因肝癌、肝硬化及肝内胆管结石而实施的部分切除术。胶原海绵不仅对较难止血的肝创面能有效止血，而且能保护肝脏创面，促进肝细胞再生和修复。

乳房外科手术：乳房手术有这些特点，即：手术创面大，术后出血多，常常导致切口内血肿，积液或创面愈合缓慢。胶原海绵对于各种乳房手术有良好的止血效果，即：止血迅速、吸收渗出，而且术后患者均没有切口内疼痛和血肿、积液的形成。

总之，胶原海绵用于止血是一个古老而又成熟的方法，随着胶原海绵的质量不断改进，胶原海绵能更快更有效地止血，并附有消炎、抑菌等功效。

(二)．创面愈合1．胶原海绵对兔创面愈合的实验研究实验动物：健康成熟新西兰永兔，体重2.5～3.5kg

材料：胶原海绵/明胶海绵表实验组与对照组术后创面面积缩小创面面积(cm2)术后6天术后10天术后13天实验组19.27±4.4915.17±2.7311.32±1.54对照组26.14±4.8020.19±4.4416.88±3.76P值<0.05<0.05<0.55表实验组与对照组术后15天新生皮肤宽度

新生皮肤向创面生长的距离(cm)实验组0.79±0.15对照组0.58±0.17P值<0.05实验组在术后19～26天创面完全愈合，平均愈合时间：22.55±2.07天。对照组在21～32天愈合，平均愈合时间：27.22±3.90天，两者P<0.05。创面愈合天数的比较：实验组肉芽组织出现早而明显，用药后第二天即可见大量肉芽组织，含有较多的新生毛细血管。纤维母细胞出现早、密集、成熟快。而对照组，同时期肉芽组织少，新生毛细血管少，纤维母细胞出现晚，数目少，成熟亦明显迟于实验组。光镜组织学检查：电镜下见实验组成纤维细胞体积较大，细胞核欠规则，部分可见核仁边集，胞内有丰富的粗面内质网及高尔基体，线粒体数量多、大，嵴明显。同期对照组，成纤维细胞较细小，胞核小，规则，核仁居中，胞内粗面内质网稀少；线粒体数目少，体积小，嵴不明显，高尔基体数目少。

电镜观察：

2．胶原蛋白的人体临床应用上海市第六人民医院病种：大面积皮肤缺损、软组织缺损、开放性骨折、骨缺损、慢性骨髓炎例数31例，平均年龄38.9岁(19-84岁)，平均用药15.3天(7-28天)平均随访18.6天(7-45天)。表医用胶原蛋白海绵临床实验结果统计类型例数显示效果(创面缩小度)显效率(％)0～20％较差21％～50％良大于50％佳佳良+佳/例数大面积皮肤缺损814387.5软组织缺损7052100.0开放性骨折1224683.3骨缺损311166.7慢性骨髓炎110.0总计315141283.91．胶原海绵对血管性溃疡的治疗作用表不同类型血管性溃疡的临床表现

病变名称发病原因易发部位主要症状动脉硬化性溃疡动脉硬化性病变下肢脚趾间隙性跛行，皮肤温度降低；晚上休息时疼痛，倾斜体位时疼痛缓解，缺血时加重；溃疡可呈椭圆形或卵圆形，4～5cm不等。(三)．修复填充栓塞性脉管炎性溃疡脉管炎脚趾甲周部位无间隙性跛行，有皮肤温度降低、过敏样表现伴周围皮肤紫绀；休息时疼痛，倾斜体位或屈曲大腿时疼痛缓解。静脉淤血性溃疡慢性静脉供血不足内踝、外踝和足背部自发性产生或外伤引起；病灶大小不一，可达到几个厘米。血液流变学溃疡血液系统病变双侧小腿的下1/3处无疼痛；溃疡边界清楚，易反复发作同时伴有出血表现以及周围皮肤营养不良。淋巴管性溃疡淋巴水肿淋巴水肿部位无疼痛；溃疡底部缺乏坏死，范围较大，可有多量的渗出液，颜色苍白。高血压性溃疡高血压，尤其是舒张压高双侧小腿外侧，常局限在小腿的下1/3处好发于40～60岁的女性病人；轻微外伤可导致血性疱疹，疱疹破裂就出现溃疡；溃疡有浅表干净的边缘，基底苍白；病程长，易反复。脉管炎性溃疡胶原性疾病小腿的前面溃疡呈圆形，较深，边界清楚，多发并伴有疼痛。神经营养不良性溃疡脊髓病和脊髓损伤经常摩擦处（如指间关节、脚底、脚后跟等处）病变进展缓慢；部分患者溃疡处可见骨性破坏，并随后出现脚趾的残缺不全。胶原海绵与溃疡创面组织之间的接触粘附能力与环境因素之间存在着很大的关联。使用胶原海绵覆盖溃疡面后，溃疡损害的边缘逐渐变得平坦。从临床治疗的角度来看，在溃疡底部生长不活跃的情况下，边缘生长往往在一定程度上是有助于溃疡面愈合的。胶原在完全溶解前，其附着在病灶上并形成网状结构，促进周围正常组织向溃疡面的生长。胶原海绵治疗作用机理（1）促进组织再生的作用

胶原海绵应用的另一个显著的作用就是它有清洁创面的作用，这一作用具体表现为坏死和渗出物质的减少，创面略显肿胀但无渗出。随着溃疡面的逐渐干燥，溃疡面上聚集的微生物数量也越来越少。临床调查显示，起先病灶可能具有始明显的感染现象，但随着不断的更换敷料直至治疗结束，溃疡面中微生物的数量可以从104／g组织下降到102／g组织。（2）清除创面的作用在使用胶原海绵进行治疗后，通过红外热相仪检查可以发现血流灌注状况的明显改变，从类似“截肢”或明显血流减少（呈黑、绿、蓝色相）转变到血液较为丰富的桔黄、红色、黄色等热相改变。这一检测结果从一个侧面提示在损伤的部位出现了具有生命活力的新生组织，同时它与色谱仪所观察得到的资料是相一致的。

（3）刺激新生组织生长的作用在具有典型疼痛的溃疡病灶中，使用胶原海绵治疗后可以获得显著而持久的镇痛作用。这种作用的产生可能与循环血流的恢复有关，并且同样的与溃疡面愈合的速度是相一致的。（4）缓解疼痛的作用局部外用胶原还可对于一些组织结构的产生影响；①可刺激血管的生成，并形成新生毛细血管生发中心；②增加肉芽组织中巨噬细胞的活性，产生更多的淋巴细胞因子；③减少水肿样物质和局部慢性炎症（为浅表吸收）的形成；（5）组织学方面的改变④刺激纤维生成新生的胶原束，并且可以调节成纤维细胞的活动，以及影响早期的浅表色素沉着；⑤促进纤维生成的作用；⑥刺激生物基础物质的积累和增加并且伴有多糖物质的生成。2．胶原海绵对褥疮溃疡的治疗作用局部压力升高小血管栓塞局部水肿淋巴管阻塞内皮细胞损害坏死、代谢产物积聚分解产物积聚营养不良组织坏死图褥疮溃疡形成过程中的病理变化全身因素局部因素全身虚弱、消耗性疾病血管损伤肥胖感觉减退或感觉丧失心脏疾患感染过度服用安眠药水肿头晕综合症烫伤运动和感觉障碍炎症、感染意识改变出汗或排泄物（大小便）精神和行为改变导管或针头石膏托、石膏套筒等粗糙的床单、床垫、内衣、便盆和疝气带的使用表褥疮溃疡全身和局部的诱发因素表褥疮溃疡皮肤损害的分类分度名称表现I湿疹样改变持续存在的湿疹样改变，但无明显的皮肤缺损II浅表坏死浅表坏死伴有皮肤的浸渍、撕裂、擦伤和泡疹