鱼皮胶原纤维重组构建纳吸棉的工艺特征

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.10.010

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (10): 1532-1538.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.10.010

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鱼皮胶原纤维重组构建纳吸棉的工艺特征

李杰¹，刘东艳²，秦松²

¹青岛科技大学，山东省青岛市 266000；²中科院烟台海岸带研究所，山东省烟台市 264000

收稿日期:2016-12-13 出版日期:2017-04-08 发布日期:2017-05-08
通讯作者: 秦松，博士，泰山学者，研究员，博士生导师，中科院烟台海岸带研究所，山东省烟台市 264000
作者简介:李杰，男，1990年生，山东省滕州市人，汉族，2017年青岛科技大学毕业，工学硕士，主要从事水生生物医用生物材料的研究。
基金资助:
山东省科技发展计划(2015GSF11503)

Optimization of fiber reconstituted technology for preparation of nasopore using fish scale collagen

Li Jie¹, Liu Dong-yan², Qin Song²

¹ Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266000, Shandong Province, China; ²Yantai Institute of Coastal Zone Research, CAS, Yantai 2 64000, Shandong Province, China

Received:2016-12-13 Online:2017-04-08 Published:2017-05-08
Contact: Qin Song, Doctor, Investigator, Doctoral supervisor, Yantai Institute of Coastal Zone Research, CAS, Yantai 264000, Shandong Prov
About author:Li Jie, Master, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266000, Shandong Province, China
Supported by:
the Science and Technology Development Plan of Shandong Province, No. 2015GSF115032

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
纤维重组：是指天然胶原蛋白单分子能在适宜的体外条件下，经过有规则的分子重排，形成具有与生物体内结构类似的胶原纤维。胶原的体外纤维重组受诸多因素的影响，如 pH、温度、离子种类和离子强度(NaCl浓度)、胶原质量浓度等。不同条件下，重组胶原纤维的粒径和粒径分布有较大差异。重组胶原纤维粒径越大、粒径分布越均一，则胶原的热稳定性能、耐酶降解性能以及材料形态稳定性能越好。
纳吸绵：功能性鼻内镜鼻窦手术中，由于鼻腔解剖结构较复杂，鼻部血管较丰富，选择恰当的填塞止血材料至关重要。纳吸绵是第4代可降解高膨胀止血材料，对载膜刺激小，可保护和促进载膜愈合，能有效地保护创面，达到良好的止血压迫效果，并且患者基本无不适或痛苦较小，是较好的鼻腔填塞止血材料。

背景：鱼源胶原基医用生物材料在热稳定性、体内降解稳定性以及体内材料形态学稳定性等方面仍存在明显不足，利用技术手段提高淡水鱼类胶原海绵材料的密度和胶原分子间结合的紧密程度进而提高材料性能以满足应用需要成为拓展鱼源胶原应用领域的当务之急。
目的：探究鱼皮胶原纤维重组构建纳吸棉的工艺条件。
方法：以罗非鱼鱼皮为原料，在低于胶原蛋白变性温度的条件下提取酶促溶性胶原蛋白，以胶原蛋白纤维重组率为考察指标，研究胶原蛋白纤维重组工艺并对其进行参数优化，确定了鱼皮胶原纤维重组构建纳吸棉的最佳工艺。以此为基础进行重组纳吸棉的红外光谱和微观结构分析。
结果与结论：通过单因素试验和正交试验得出最佳鱼皮胶原纤维重组反应条件为：胶原质量浓度为1 g/L，离子强度(NaCl浓度)为65 mmol/L，pH值7.4，体系温度为20 ℃，重组时间为10 h，在该条件下得到的纤维重组率高达68.6%。在此基础上制备的纳吸棉具有细线状纤维构成的多孔网状结构，且其三螺旋结构完整，是一种性能优良的腔内止血材料。

ORCID: 0000-0002-1192-2276(李杰)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 生物材料, 材料相容性, 胶原, 纤维重组, 纳吸棉

Abstract:

BACKGROUND: Nowadays, fish collagen biomedical materials still exhibit obvious deficiency in thermal stability, in vivo degradation stability and in vivo material morphology stability. To expand the application of fish source collagen, it is urgent to improve the material performance by increasing the density and collagen molecule tightness of freshwater fish collagen sponge materials using technique methods.
OBJECTIVE: To optimize the reconstitute process for nasopore preparation using fish scale collagen.
METHODS: The optimal process for nasopore preparation through the reconstitution of fish scale collagen was ascertained by taking tilapia fish skin as a raw material to extract enzymatic soluble collagen at a temperature lower than the collagen denaturation temperature and recombinant rate of collagen fibers as index. Optimization of the conditions for nasopore preparation was carried out using single factor test and orthogonal test. The prepared nasopore was analyzed through infrared spectroscopy and microstructure analysis.
RESULTS AND CONCLUSION: The optimal conditions for nasopore preparation were determined through the single factor test and orthogonal test as follows: 20 ℃ for 10 hours at pH 7.4 using a mixture of 65 mmol/L NaCl and 1 g/L collagen, by which the reconstitute rate of collagen fibers was up to 68.6%. The prepared nasopore is characterized by a refined porous structure constituted by threadlike collagen fibers, and has complete three-dimensional spiral structure, which is a potential intracavitary hemostatic material with fine properties.

Key words: Tilapia, Collagen, Hemostasis, Biocompatible Materials, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

李杰，刘东艳，秦松. 鱼皮胶原纤维重组构建纳吸棉的工艺特征 [J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(10): 1532-1538.

Li Jie, Liu Dong-yan, Qin Song. Optimization of fiber reconstituted technology for preparation of nasopore using fish scale collagen[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(10): 1532-1538.

图/表（结果） 10

2.1 胶原蛋白质量浓度对纤维重组纳吸棉的影响胶原蛋白质量浓度是影响纤维重组构建纳吸棉的因素之一。图1是不同质量浓度胶原蛋白对纤维重组纳吸棉的影响。从图中可以看出，随着胶原蛋白溶液质量浓度的升高，纤维重组率也随之增大，即纳吸棉生成量逐渐增加，在1 g/L胶原蛋白质量浓度下，纳吸棉生成量达到最高值。

该实验结果提示，随着胶原蛋白质量浓度的提高，胶原分子的重组程度也随之增加，有文献报道，胶原纤维重组存在临界质量浓度^[16]，临界质量浓度以上，胶原会重组构成纳吸棉，但在临界质量浓度以下，通过离心等测定方法不能检测到纳吸棉的形成。罗非鱼皮Ⅰ型胶原重组的临界质量浓度为0.2-0.3 g/L。但是，胶原质量浓度不能无限制增大，适量的胶原分子能促进重组纤维的生长，但过多却产生抑制作用。

2.2 离子强度(NaCl浓度)对纤维重组纳吸棉效果的影响离子强度(NaCl浓度)是决定纤维重组效果的重要参数之一。试验中通过控制PBS中NaCl浓度的方法调节离子强度的大小。离子强度对胶原蛋白纤维重组构建纳吸棉的影响如图2所示。从中可以看出，当溶液中有NaCl存在时，胶原表现明显的纤维重组现象。NaCl含量在35.5-130 mmol/L时，胶原蛋白纤维重组明显加快，盐粒子对聚集的阻滞作用力较弱，胶原分子表面的静电作用较大，分子间可通过静电作用聚集，说明NaCl在胶原重组过程中发挥重要作用，但浓度一旦超过130 mmol/L，胶原纤维重组率逐步下降，原因可能是NaCl通过屏蔽带电基团而增强了胶原分子间的斥力^[17]，胶原聚集受阻；实验表明适量的离子强度有利于胶原纤维重组过程，但是过量的离子强度阻碍胶原纤维重组效果。

2.3 体系pH值对纤维重组纳吸棉效果的影响溶液环境的pH值是决定纤维重组效果的最重要参数。pH值通过影响胶原分子间电荷排斥作用的强弱，从而影响分子间重组纤维的结合能力，进而影响纳吸棉纤维的重组效果^[8]。

环境pH值对胶原蛋白纤维重组纳吸棉的影响如图3所示。从实验选择的5个pH值中，可以看出当pH值为5.4-7.4时，纤维重组率逐步升高；当pH值增大到7.4时，其重组效果达到最佳，随着pH值进一步增大，其重组率有所降低并渐渐维持恒定。

原因可能是：在H⁺浓度较高的条件下，胶原分子内肽键的酰胺基能和溶液中的H⁺形成-NH2⁺，由于电荷排斥作用，胶原分子多以线性单分子或小的聚集体形式存在，较难形成大的分子聚集体。随着pH值的增大，胶原蛋白分子间电荷排斥作用下降，分子间聚集程度增加，有助于大的纤维聚集体形成^[18]。罗非鱼鱼皮酶促溶性胶原蛋白纤维重组快速上升阶段的起始pH值为5左右，接近胶原分子的等电点pH值^[19]。

2.4 体系温度对纤维重组纳吸棉效果的影响在蛋白纤维重组过程中，温度影响胶原蛋白三螺旋结构稳定性^[20]。环境温度对胶原蛋白纤维重组影响显著。

温度对纤维重组纳吸棉的影响如图4所示。当温度为 4 ℃时，罗非鱼鱼皮酶促溶性胶原蛋白纤维重组纳吸棉效果较差，升高到20 ℃时，纤维重组效果最好，当温度升高到30 ℃及以上时，其纤维重组率降低。从纤维重组效果来看，随着温度的升高，纤维重组率先升高后降低，在20 ℃时达到最大值。该结果表明：在最接近鱼类生活环境的温度条件下，其纤维重组效果最好，而低温条件下明显抑制其重组效果，高温条件下蛋白易变性，变性后，三螺旋结构被破坏，纤维重组过程被破坏。

2.5 时间对纤维重组纳吸棉效果的影响时间对胶原蛋白纤维重组构建纳吸棉的影响如图5所示，随着重组时间的延长，胶原蛋白重组效果明显增大，0-3 h增长速率最快，3 h后增长速度逐渐减慢，10 h达到峰值，以后胶原重组率基本维持不变，表明纤维重组在10 h已经达到平衡。由上述分析可知，胶原蛋白纤维重组构建纳吸棉时间为10 h较为合适。

单因素试验结果表明，在胶原质量浓度为1 g/L、离子强度(NaCl浓度)为130 mmol/L、调节pH值为7.4、环境温度为20 ℃、重组时间为10 h的条件下，罗非鱼鱼皮酶促溶性胶原蛋白纤维重组构建纳吸棉效果最好，从胶原质量浓度单因素来讲，适量的胶原分子能促进重组纤维的生长，但过多却产生抑制作用；从离子强度(NaCl浓度)单因素来讲，适量的离子强度(NaCl浓度)有利于胶原纤维重组过程，但是过量的离子强度(NaCl浓度)阻碍胶原纤维重组效果；从体系pH值单因素来考虑，当调节pH值达到蛋白等电点时，其蛋白纤维重组程度达到最大；调节环境温度达到鱼生长环境的最适温度，纤维重组率最好，一旦超过蛋白变性温度，三螺旋结构完全破坏，胶原蛋白不会重组形成纤维，可见胶原蛋白纤维重组程度与其结构的完整性关系很大，时间对胶原蛋白重组纤维的多少也起到作用。

2.6 正交试验在上述单因素试验的基础上，胶原质量浓度、离子强度(NaCl浓度)、体系pH值、体系温度为主要因素，进行四因素三水平正交试验，以胶原蛋白纤维重组率为考察指标，选用正交表L₉(3⁴)进行试验确定胶原蛋白纤维重组构建纳吸棉的最佳实验条件，结果分析见表2。

由表2可知，以胶原质量浓度、离子强度(NaCl浓度)、体系pH值、体系温度为主要因素，以纤维重组率为指标，对正交试验结果进行极差分析，发现各因素的影响程度依次为pH值、体系温度、离子强度(NaCl浓度)、胶原质量浓度；最佳试验组合为A₁B₂C₂D₂，即胶原质量浓度为1 g/L，离子强度(NaCl浓度)为65 mmol/L，pH 7.4体系温度为 20 ℃，重组时间为10 h。

2.7 重组纳吸棉的红外光谱分析蛋白质的二级结构与其分子内形成的不同氢键类型密切相关，傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术是研究氢键的强有力手段，它可以在各种环境条件下得到几乎所有生物物质的红外光谱图。一般而言，N-H 伸缩振动产生的酰胺 A 带的吸收通常在3 300- 3 440 cm^-1；-CH₂的不对称伸缩振动产生的酰胺B带的吸收通常在2 920-2 944 cm^-1；C=O伸缩振动产生的酰胺Ⅰ带的吸收通常在1 652-1 653 cm^-1；酰胺Ⅱ带、Ⅲ带的吸收峰通常出现在1 558 cm^-1、1 238 cm^-1。

根据图6可知重组前胶原蛋白酰胺A带的特征吸收为 3 340.11 cm^-1处的强吸收，酰胺B的特征吸收为 2 927.41 cm^-1处的强吸收，酰胺Ⅰ带的特征吸收为 1 650.77 cm^-1处的强吸收，酰胺Ⅱ带的特征吸收为 1 546.63 cm^-1处的强吸收。1 241.93 cm^-1处为胶原蛋白N-H弯曲引起的酰胺Ⅲ带的特征频率。

根据图7可知重组后纳吸棉酰胺A带、酰胺B带、酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带及N-H弯曲引起的酰胺Ⅲ带的特征频率峰值均与重组前胶原蛋白的特征峰值接近。

根据表3及上述常见蛋白质二级结构的数据对比，说明鱼皮胶原重组构建的纳吸棉的三螺旋结构完整，制备过程中未受过破坏。

2.8 纳吸棉的微观结构分析经冷冻干燥形成的纳吸棉呈多孔白色网孔絮状海绵体。将纳吸棉样品在离子溅射仪上进行喷金处理，于扫描电镜上观察样品的表面和截面结构，取放大100与200倍的镜头图像进行观察比较，图8显示的是纳吸棉在光学显微镜下的细微结构。由图可知，胶原重组后的纳吸棉单层，都呈细线状纤维构成的多孔网状结构。这种细微的网络状结构有利于胶原应用于生物医学材料，它的网状结构有足够的空间供细胞在其中黏附生长，此外还能促进胶原蛋白的外源性凝血作用。

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引言

胶原蛋白是细胞外基质的主要成分，是一类在生物体内广泛存在的纤维状结构蛋白质^[1]。根据其结构和功能的不同，现已发现的胶原蛋白类型多达27种，分别命名为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等^[2]。近年来，由于哺乳动物疫病的爆发和人、畜共患病的增加，特别是疯牛病、口蹄疫、禽流感等大范围流行，陆源胶原蛋白的安全性受到了怀疑，世界各国都在积极寻找更加安全的胶原蛋白来源。在这种情况下，水产胶原蛋白由于原料丰富、低抗原性、低致敏性、高度可溶性、没有传染病危险和宗教障碍而受到广泛的关注^[3]。在生物体内，胶原蛋白与聚多糖等成分一起形成精密有序的细胞间网络结构，正是因为胶原纤维重组形成的多孔网状结构为细胞的生长、发育提供了三维空间和力学支撑，这对其在医用生物材料领域的应用具有重要的意义^[4]。

传统的胶原蛋白海绵支架降解速度过快，机械强度低，在应用过程中容易塌陷，很难维持其固有形态，不能满足长期执行细胞支架功能的需要^[5]。交联是目前认为改善胶原基医用生物材料机械性能缺陷的有效方法之一，但常见的交联方式又存在细胞毒性或胶原蛋白变性等缺陷：如物理交联方法(热交联法、紫外交联法等)往往效果不理想或导致胶原分子的三螺旋结构部分破坏；而化学交联则存在化学试剂残留或胶原材料体内降解后化学试剂的体内释放等问题^[6]，因此，亟需要寻找一种既不会破坏胶原结构，保留其完整的生物学性能，又不会引入有害物质的方法。纤维重组是指天然胶原蛋白单分子能在适宜的体外条件下，经过有规则的分子重排，形成具有与生物体内结构类似的胶原纤维。纤维重组后，胶原或胶原材料的生物稳定性可以显著提高^[7-8]。纤维重组技术成为改进胶原生物医用材料性能的理想技术手段。

纳吸绵(Nasopore)是第4代可降解高膨胀止血材料^[9]，具有如下优点：①对载膜刺激小，可保护和促进载膜愈合；②止血效果好，止血作用迅速；③填塞时间短，一般术后24-48 h即可吸出；④生物相容性好，无过敏等不良反应，是较好的耳鼻止血与支撑填塞止血材料^[10]。目前，陆源胶原蛋白生物医用材料的研究已经开展了大量的工作，而基于鱼源胶原蛋白的研究仍停留在提取、纯化、结构鉴定等基础工作上，针对鱼源胶原蛋白用于生物医用材料构建的相关研究鲜有报道。鉴于此，实验主要利用淡水来源罗非鱼鱼皮胶原蛋白通过纤维重组技术构建纳吸棉生物医用填塞敷料，探讨浓度、温度、溶液pH和离子强度(NaCl浓度)等对胶原纤维重组构建纳吸棉的影响，并对组装前后纳吸棉的微观结构及性质进行分析，研究结果将对鱼源胶原基材料的开发具有理论价值与参考意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计多因素多水平正交设计。

1.2 时间及地点实验于2016年3至6月在中科院烟台海岸带研究所分子海藻学与产品工程实验室完成。

1.3 材料罗非鱼鱼皮由山东东方海洋科技股份有限公司提供，-20 ℃保存，实验时4 ℃解冻。胃蛋白酶(Sigma公司)；NaOH、NaCl、乙酸等化学试剂均为分析纯。磁力搅拌器(82-2A，金坛市科析仪器有限公司)；高速台式冷冻离心机(TGL-16M，长沙湘仪离心机仪器有限公司)；电热恒温水浴锅(DK-S24，上海精宏实验设备有限公司)；精密增力电动搅拌器(JJ-1，江苏金坛市双捷实验仪器厂)；电子天平(AL204-IC，梅特勒-托利多仪器有限公司)；紫外可见分光光度计(721E，上海光谱仪器有限公司)；pH计(PHS-3C，上海虹益仪器仪表有限公司)；气浴恒温振荡器(ZD-85A，金坛市恒丰仪器制造有限公司)。

1.4 实验方法

1.4.1 酶促溶性胶原蛋白(pepsin-soluble collagen，PSC)提取工艺罗非鱼鱼皮胶原蛋白的提取参照文献[11]的方法：取罗非鱼鱼皮，加入0.5 mol/L醋酸溶液(1︰50)和1%的胃蛋白酶(750 U)，4 ℃磁力搅拌提取48 h，10 000 r/min离心30 min，上清液即为酶促溶性胶原蛋白。在上清液中加入NaCl至最终浓度为0.9 mol/L，离心，收集沉淀溶于 0.5 mol/L醋酸溶液中，用0.02 mol/L Na₂HPO₄溶液(pH 8.6)透析24 h后离心收集沉淀，重新溶解于0.5 mol/L醋酸溶液中，用0.1 mol/L醋酸溶液透析1 d，再用蒸馏水透析2 d，冻干得鱼皮酶促溶性胶原蛋白。以上操作均在4 ℃条件下完成。

1.4.2 胶原蛋白纤维重组构建纳吸棉工艺^[12] 罗非鱼鱼皮胶原蛋白溶于0.5 mol/L醋酸溶液中，4 ℃磁力搅拌充分溶解36 h，制得4 g/L的胶原蛋白备用；将制备的4 g/L胶原蛋白用0.5 mol/L醋酸稀释成0.5，1，2，3 g/L，于4 ℃、 2 000×g条件下离心30 min，除去杂质，然后向胶原液中缓慢加入10 mL 40 mmol/L含氯化钠pH为7.4的PBS中(1∶1)，搅拌，调节混合液pH至7.4。将混合液置于30 ℃水浴中重组24 h，将胶原重组纤维丝溶液装于透析袋，于室温中透析24 h，透析液为纯水，4 ℃预冷，-80 ℃快速预冷，-60 ℃冷冻干燥48 h。

1.4.3 蛋白质含量测定方法参照文献[13]的双缩脲法测定，其基本原理是蛋白质中的各种氨基酸的氨基与羧基相互作用，形成可与双缩脲反应的-CO-NH-基团。碱性条件下，该基团能与硫酸铜作用，铜离子与肽键相配位形成一种含铜的环状复合物，呈紫红色，实验采用牛血清白蛋白作蛋白质标准溶液。取待检样0.5 mL(适当稀释，用蒸馏水补齐至1 mL)，加入4 mL双缩脲试剂。充分摇匀后，在室温下反应30 min。以空白管调零，在540 nm处测定吸光值，之后查标准曲线，可求得待检样蛋白质的含量。

1.4.4 胶原纤维重组评价胶原蛋白纤维重组一定时间后，将制备的0.5，1，2，3，4 g/L胶原液于4 ℃、3 000 ×g条件下离心30 min，取上清液，采用双缩脲法测定上清液中蛋白质含量。以牛血清白蛋白作为对照标准品，以双缩脲试剂为显色剂，采用分光光度法定量测定540 nm吸光值，测定标准曲线为：y=0.022 8x-0.022 6，R²=0.999 2，式中：y为测定吸光度，x为蛋白质质量浓度。依据重组率公式作为胶原蛋白自重组评价标准。

1.4.5 纤维重组工艺参数优化

单因素试验：在不同胶原质量浓度、离子强度(NaCl浓度)、重组pH值、重组时间和重组温度条件下进行胶原纤维重组构建纳吸棉单因素试验，测定不同条件下所得胶原纤维重组比率，从而确定各因素的最佳值。胶原蛋白纤维重组的基础条件参数为：胶原蛋白质量浓度2 g/L，重组温度30 ℃，离子强度(NaCl浓度)130 mmol/L，体系pH值7.4，重组时间24 h。在纤维重组条件对胶原蛋白构建纳吸棉的影响研究中，除考察因素外，其他条件均采用基础条件参数。

正交试验：在上述单因素试验的基础上，以胶原质量浓度、离子强度(NaCl浓度)、重组pH值、重组时间和重组温度为主要因素，以胶纤维重组率为指标，采用正交设计确定最佳胶原重组反应条件。试验因素水平见表1。

1.4.6 傅里叶变换红外光谱分析^[14] 向研钵中加入一定量的已烘干的KBr粉末，再放入经冷冻干燥后的纳吸棉样品，两者比例大约为KBr︰样品=100︰1，充分研磨混合均匀，然后放入压片机手动压片，为保证有较高的透光率，压片后的样品尽量薄而透明。取出压片后的样品，小心放入样品室。采用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行扫描，以KBr粉末作为空白背景，范围为400-4 000 cm^-1，分辨率为 2 cm^-1。

1.4.7 纳吸棉的扫描电镜分析^[15] 将材料置于铜板上，样品在离子溅射仪上进行喷金处理，于扫描电镜上观察样品的表面和截面结构，取放大100与200倍的镜头图像进行比较，观察纳吸棉材料的微观结构和表面形貌。

1.5 主要观察指标 ①单因素试验和正交设计试验确定最佳胶原重组反应条件；②重组纳吸棉的红外光谱分析；③重组纳吸棉的微观结构分析。

1.6 统计学分析采用Origin8.0自带统计学软件进行数据分析，多组间比较进行单因素方差分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

讨论

胶原蛋白是一种结构蛋白，具有多种生物功能。胶原蛋白作为生物医用材料，主要是通过自组装形成以胶原纤维为主体的多孔网格结构，能为细胞的生长、发育提供三维空间和力学支撑，从而实现促进自体细胞的快速生长、伤口愈合以及组织工程的皮肤再造等功能。近年来胶原蛋白生物材料在人造皮肤、人造血管、创伤修复等领域均得到了广泛的应用。

目前，哺乳动物来源的胶原蛋白资源有限且胶原蛋白提取、纯化程序繁琐，医用胶原产品价格昂贵，极大的限制了其应用范围。此外，由于存在人畜共患疾病(如疯牛病、口蹄疫等)的潜在风险，这类来源的胶原蛋白产品在生物安全性方面也受到使用者的质疑。近年来，鱼类胶原蛋白资源正逐步受到关注。与传统的哺乳动物胶原相比，鱼类胶原在来源的广泛性、生物安全性和产品成本等方面均具有更大的优势。因此，围绕鱼源胶原蛋白的性能研究及其在生物医学材料领域中的应用备受瞩目。当然，鱼源胶原蛋白在机械力学性能方面与陆源相比仍有较大差距，而机械强度的提高直接与胶原分子间结合的紧密程度密切相关。如何提高胶原分子间的紧密程度成为鱼源胶原拓展生物医用材料应用的关键。采用交联技术对胶原医用材料性能进行改性存在各种问题，作者思考如何在不引入外界物质的前提下，将胶原机械强度进一步提高，纤维重组技术应运而生。

国内外学者围绕鱼源胶原蛋白原料的提取、纯化、结构鉴定和基本理化性质分析等方面已开展了大量工作，但对于鱼源胶原生物材料的构建以及胶原改性的相关研究鲜有开展。为此，实验以罗非鱼鱼皮为原料，重点开展鱼皮胶原蛋白纳吸棉生物材料的构建、改性及相关理化性能研究。通过单因素试验和正交试验研究，得到胶原蛋白纤维重组构建纳吸棉的最优方案：即胶原质量浓度为1 g/L，离子强度(NaCl浓度)为65 mmol/L，pH 7.4体系温度为20 ℃，重组时间为10 h。该条件下得到的纤维重组率高达68.6%。在此条件下制备的纳吸棉具有细线状纤维构成的多孔网状结构，且其三螺旋结构完整，是一种性能优良的腔内止血材料。

综上所述，由胶原蛋白纤维重组技术能够获得纳吸棉，为水产胶原蛋白在医用生物材料的开发利用提供了基础和依据。下一步，将通过研究纳吸棉的生物相容性及机械强度进一步探究其在腔内填塞止血领域的应用潜能，扩大胶原基医用生物材料的应用领域。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

鱼皮胶原纤维重组构建纳吸棉的工艺特征

Optimization of fiber reconstituted technology for preparation of nasopore using fish scale collagen

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