由于胶原蛋白具有下列特殊性质，因此能发挥多种生物功能：

1.  组织与架构
2.  支持及保护
3   生物力学物性----强韧性及延展性
4.  控制分子通透性
5   促进伤口愈合与组织修复
6.  调节细胞与组织的生物功能
胶原蛋白生体高分子化合物目前用途非常广泛，遍及医药 、化工 、食品等领域（表四），产品有各种不同形状及用途（表五），并依其形状，配合各项用途 。其中生医材料与药品方面的应用是热门研究的课题 。
 
表四 胶原蛋白的应用
 

机能
各 种 应 用
生医材料
人工皮肤 、人工食道 、人工气管 、烧伤保护膜
医药品与医学用途
整形外科 、缓释性药物 、膀胱失禁用药等
化妆品
护肤霜（膏） （保水性） 、润发剂 等
食品工业
保健食品 、饮料
化工原料
涂料 、塑料 、油墨 等
研究用途
细胞培养用 、 生物感测器 、生物反应器担体膜 、血小板凝集用试药
其他
胶原蛋白与树脂结合偿还香烟滤嘴与滤过剂之材料

 表五 胶原蛋白的用途
 

项   目
用        途
美容医学
脸部皮肤组织的修补，如：皱纹的消除及凹洞的填补
整容造型
鼻形改造 、丰颊 、下巴重建 、眼袋消除 、唇形美化 、耳垂加大
临床治疗
尿失禁的治疗 、声带修补 、骨折再生 、人造皮肤 、齿槽重建 、牙周病的组织再生

 
目前许多医学研究单位，正尝试将胶原蛋白做成各种不同用途的临床实验，如用处理过含用丰富胶原蛋白的生猪皮，覆盖在烧 、烫伤病患的伤口上;利用提炼出来的胶原蛋白，促进移入表皮细胞与生长能力，大幅缩短伤口愈合的时间，提高烧烫伤病患的存活能力 。由于胶原蛋白具有保护 、支持人体组织与骨骼张力强度以及具有粘性、弹性等特性，所以可作为生医材料，用在骨科、整形外科、皮肤科、心脏血管外科、神经外科、牙科及眼科等，在临床应用的前景看好。
另一方面，由于胶原蛋白可有效改善关节炎及骨质疏松症。由于胶原蛋白是构成骨骼中骨质之主要蛋白质成分，在缺乏胶原蛋白的情况下，不易固定钙质，钙质流失的情况将无法获得改善，容易影响到骨质的密度而有骨质疏松的情形发生。关节与软骨间的胶原蛋白，能够强化关节软骨在运动摩擦时的润滑度，降低关节炎的发生率，同时可避免关节退化症。
一、  生物医学材料必备特性
生医材料广泛地应用于所有医疗器材中，像注射筒、血袋、引流插管及植入体（implant）、人工脏器等，这些生医材料不断地研发改良，其中最富挑战性，最被科学界、医学界关心研究的即为植入性，需直接与生物体接触的植入体及人工脏器等生医材料的发展。
生医材料必备的特性有：
1.   具有生体机能
2.   无毒性
3.   可杀菌消毒性
4.   适当机械学性质
5.    生体适合性
但依使用目的，各种特性的得重要性有很大的不同。
（一）  具有生机体能
目前生医材料能够做的功能仅限于简单的物质分离或是生体构造的支持;例如血液有毒物质的过滤（人工肾脏），血液输送（人工心脏），力的传达，缓冲（人工关节）等，与人体所具有的生理功能（新陈代谢、内分泌等高层次的化学的反应）相关甚远。唯一般短暂的代行人体功能尚可达到目的。
（二）  无毒性
所谓毒性指的是发烧、溶血、过敏与致癌等身体不良的作用，这些是由于低分子或高分子（往往是由于强碱性）所引起的细胞伤害，以及由于抗原侵入引起的生体防御反应，或是反复的机械刺激所引起，这些原因可经由高分子材料的纯化、化学处理等方法消毒。
（三）  可杀菌、消毒性
 生医材料因使用于人体，使用前需防备微生物混入或附着于材料上面。目前采用的杀菌或消毒法有加热法（直接加热、蒸气加热、煮沸法），气体消毒（环氧乙烯、甲醛消毒法），放射线照射与无菌过滤法。高分子材料常用环氧乙烯气体消毒;将来放射线照射法将会更普及，所使用的反射线有咖马线、电子线和紫外线，但部分高分子材料会因照射而降低其力学性质。
（四）调和的力学性质
 高分子材料所具备的机械力学性质大致可符合生医之用，唯有时为了使它发挥功能而牺牲机械强度;例如由于放射线杀菌引起的机械劣化;聚氯乙烯增韧剂的渗出，薄膜厚度的限制，隐形眼镜过于柔软等;大致上生医高分子材料短期间的机械强度无问题，唯较共同而需克服的问题为耐久或耐疲劳性;特别要求耐久的生医材料为人工血管、韧带与关节;原因是人体组织可依新陈代谢，不断的更新，唯人工材料除了利用手术重新替换别无他途。
（五）生体适合性（Biocompatibility）
 过去使用生医学材料对生体适合性并不苛刻，唯将来的生医材料，此方面的要求势必要更为严格。体内用生体材料或长期使用的生医材料比体外用生医材料或短期使用者，对生体适合性的要求，自然更严格。
 所谓生体适合性包括的范围甚广，大致来说包括下列内容：
1.  整体生体适合性质
如：力学性质的整合性
2.  界面生质
组织溶合性（硬组织、软组织）
无刺激性（物理、补体、抗血栓性、抗包覆性）
生体高分子材料以上述生体材料的条件来说是相当适合的，唯用在临床分析方面则较为不安定，例如使用各种分子薄膜固定化时，除可促进安定外，分离、纯化简单，可以多次使用，亦可构成电池以电位的变化测知浓度，此类目的的侦测器称为生物感测器（Biosensor）。生物感测器的形态有片状、球状、薄膜、管状、胶体、乳胶等，使用的高分子材料也颇多，例如纤维素、聚碳酯、胶原蛋白，几丁质、尼龙、聚丙烯醯胺、聚脂、聚苯乙烯、乙酸纤维素等。其中胶原蛋白由于有下列作为生医材料之优点，所以成为研究与注意的目标：
①止血
②低免疫性
③优良生体适合性
④适度分解速率
⑤供给修复原料
⑥调控生长因子与药物之释放
表六为胶原蛋白在生医材料上一引起使用范围。
生医材料是将材料科学与生物医学配合，研究并制造出用以取代身体器官或组织功能之器材。由于80年代，材料科学与生物医学方面之突飞猛进，在90年代之今日，生医材料的发展已被公认为目前及将来最重要科技之一。由于社会年龄层之老化，单由生医材料所制成之人工脏器用植入体之需求日渐增加，使用量也一直成长。
二、化工原料与化妆品用途
基于胶原蛋白多胜（collagen peptides）具有保护胶体的特性，所以对于与水难以混合的物质有分散及乳化作用，因此可以作为化妆品添加剂、洗发剂、护肤霜以及其它化工产品及原料（表七），用在洗发剂时用量大约在1-2%左右。
化妆品中添加生物技术所生产添加物的所谓[生技化妆品]，目前已成为化妆品的一项新趋势，其原因是没有化学合成品的危害。
由生物技术公司所研发出可使用于化妆品之活性成分，所提供的并不仅限于色彩或皮肤表层的保护，目前生物技术来源之化妆品主要成分是应用于美白、保湿以及强化现有的产品功能，使得各组成分更为协调，甚至成为新的化妆品成分。
目前有越来越多的化妆品公司投入生物技术的研究开发，某些厂商或产品已经运用生物技术或采用生物技术来源的原料，并相当成功，但目前这个市场的规模尚未大到足以引起生物技术或化妆品分析师追踪分析的兴趣。
生技化妆品中的添加物、生体高分子扮演着非常重要的角色，胶原蛋白是其中一种，而这一方面，日本与美国研究得最多，也是最早投入探讨的国家，远在80年代即有许多生技化妆品上市，未来胶原蛋白化妆品在此一领域将是不容忽视的。
三、食品工业
由于胶原蛋白具有分散作用，乳化效果以及胶质化功能，因此在食品加工上是一种优良的食品添加物，能改善食品的物性化性、外观、风味，而且也是一种抗氧化剂。如不溶性胶原蛋白在0.5-2%浓度下可作为肉品添加。以胶原蛋白为主的保健食品饮料也是近来流行的风潮。这项保健饮料所诉求的目标是提高免疫机能、身体机能及美容等。 
   （一）免疫机能的提高
    由牛、猪以及鲸鱼等动物抽出的14种胶原蛋白，配成10%浓度之水溶液进行动物实验，结果发现有明显的抗癌特性，对癌细胞之抑制效果以猪来源者较佳，为83%，牛来源者为57%。推测可能与巨噬细胞活性之提高有关。
 （二）    促进身体机能
    胶原蛋白可抑制与细胞异常再生有关的关节疾病，提高身体机能，因此对运动选手来说相当有助益。
 （三）    美容效果
    胶原蛋白可活化细胞维护细胞，维持正常新陈代谢，具美容效果，提高皮肤之保湿性、保持年轻。
四、研究用途
主要用在细胞培养、生物感测器与反应器之担体用膜材料等。其中利用胶原蛋白之细胞培养是生物产业上一项新研发成果。
 细胞培养是在支撑细胞的基质上进行的，可分为单层培养（monolayer culture）浮游培养（suspension culture）以及包埋培养（embeded culture）三种。
传统上是以细胞接触性的单层培养法为主，但很多情况都无法表现出分化机能与增殖能。为弥补此一缺点，以胶原蛋白的培养法是一项突破。
近年来有关利用胶原蛋白培养的细胞，以及胶原蛋白的各种形状互相配合条件之研究报告很多。细胞培养牵涉到许多关键技术，例如制作胶原蛋白膜型培养细胞。则须注意要干燥、膜生成与紫外线照射条件等。

 

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发布:2009-3-2 12:14:59 | 分类:胶原蛋白 | 评论:0 | 引用:0 | 浏览: ℃|引用本文