Page 55 - 《中国医疗器械杂志》2025年第6期
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Chinese Journal of Medical Instrumentation                                         2025年 第49卷 第6期

                                                    综     合     评    述



              负载BMP-2三螺旋重组胶原水凝胶，通过席夫碱反                          原蛋白，通过整合素α2β1受体激活信号，显著增强
                                                                                              [12]
              应形成可调孔隙网络，使大鼠颅骨缺损新骨生成速                            细胞黏附、成骨分化及矿化能力 。基于Scl2类胶
                                                    [6]
              度提升60%，新生骨密度接近天然松质骨 。在药                           原蛋白设计金属配位交联水凝胶，通过调控V结构
              物递送领域，苯基硼酸接枝的氧化甲基纤维素与聚                            域静电作用实现1 min快速自凝胶化，结合电氧化
              乙烯醇交联，添加I型重组人胶原蛋白和介孔氧化                            茶多酚赋予其自身抗菌、抗氧化及组织黏附性，加
                                                                               [13]
              锌，以与伤口愈合阶段相匹配的方式实现药物的精                            速全层皮肤再生 。构建酪氨酸富集的三螺旋重组
                    [7]
              准递送 。目前，胶原蛋白正步入高速发展的黄金                            胶原，利用GYY序列驱动自组装成纤维网络，光
              时期，市场增长趋势清晰，预计到2027年，中国胶                          催化交联形成高机械强度水凝胶，显著促进成纤维
                                                                               [14]
                                              [8]
              原蛋白的市场规模将达到1 738亿元 。本文通过整                         细胞增殖、迁移 。
              合前沿文献与产业动态，全面系统综述重组胶原蛋                             1.1.3    配位交联优化
              白的分子设计策略与制备工艺创新，重点探讨重组                                重组类人胶原蛋白与聚酯共聚物经甲基丙烯酸
              胶原蛋白作为医疗器械核心材料，在再生医学、组                            酐修饰后光交联，形成多孔杂化网络。胶原：聚酯
              织工程、药物递送和创面修复等医疗器械领域的突                            比例为17∶83时，韧性及缝线保留强度显著提升，
                                                                                  [15]
              破性应用，分析当前面临的生产制备、材料性能、                            适用于软组织修复 。氯化四羟甲基磷（THPC）
              递送系统和临床验证的转化瓶颈，以及智能化发展                            与重组胶原水凝胶植入物，以极低浓度实现了高效
              趋势。结合人工智能（artificial intelligence, AI）驱           交联，兼具高机械强度与可注射性，在光老化小鼠
              动设计、三维（three-dimensional, 3D）生物打印等                模型中提升了真皮密度、弹性并减少了水分流失，
                                                                               [16]
              前沿技术，重组胶原蛋白在精准医疗与再生医学中                            抗衰老效果显著 。EDC/NHS交联重组I型胶原水
              展现出多维度潜力，为下一代高性能医疗器械的开                            凝胶（Gel-I）压缩强度>1.5 MPa，促进HBMSCs分
              发提供理论支撑与产业化路径。未来，合成生物学                            泌糖胺聚糖并上调软骨分化基因，8周内修复骨关
                                                                                     [17]
              与材料工程的深度协同将推动其从实验室研究向临                            节软骨至接近正常厚度 。
              床应用的跨越式发展。                                         1.2    制备工艺创新
                                                                    精准发酵（precision fermentation, PF）利用基
               1    分子设计与制备技术
                                                                因工程毕赤酵母生产重组胶原/明胶，规避动物源
                  重组胶原蛋白的功能化设计依赖于分子结构的                          伦理问题，兼具环保性与高产优势，产品质量稳定
                                                                    [18]
              精准调控与高效制备工艺。在分子设计层面，通过                            可控 。毕赤酵母表达MPR1基因来优化重组Ⅲ型
              羟脯氨酸修饰、多域功能融合及配位交联优化，可                            胶原（RCIII）表达，提升宿主抗氧化能力以降低
              显著提升材料的力学性能与生物活性。在制备工艺                            氧化应激，RCIII维持天然二级结构并展现促凝
                                                                                     [19]
              方面，基因工程宿主的代谢调控与发酵优化是实现                            血、促迁移及抗炎活性 。精准发酵技术通过基因
              规模化生产的关键。                                         工程宿主的系统优化，实现重组胶原的高效、绿色
               1.1    分子设计策略                                    生产，同时保障产物结构与功能仿生性。
               1.1.1    羟脯氨酸修饰                                   2    医疗器械领域的应用
                  L593脯氨酰羟化酶修饰重组Ⅲ型胶原蛋白的
              羟化率最高，羟化比例与三螺旋的形成呈正相关，                                重组胶原蛋白基于生物活性与材料可设计性，
              但与结构稳定性无关，修饰后胶原蛋白的细胞黏附性                           在医疗器械领域中的应用可按“治疗用途”归纳为
                      [9]
              显著增强 。构建脯氨酸缺陷型大肠杆菌，Pro/Hyp                        四大类别，分别为再生医学、组织工程、药物递送
              比例为12∶8 mM时，重组胶原蛋白羟化率达40%~                        和创面修复。在再生医学领域，重组胶原蛋白通过
              50%（接近天然水平），热稳定性与黏附性提升，                           微针、水凝胶等创新载体，整合抗菌、抗氧化和促
                                      [10]
              7 L发酵罐产量为1.186 g/L 。羟化修饰的Ⅲ型胶原                     血管生成等多重功能，显著提升了组织再生效果，
              蛋白通过靶向调控自噬，抑制卵巢癌细胞增殖、迁                            在糖尿病溃疡、口腔黏膜炎等治疗中展现出卓越的
                                                    [11]
              移及侵袭，并诱导凋亡，抗肿瘤活性增强 。                              临床价值。在组织工程领域，重组胶原蛋白通过模
               1.1.2    多域功能融合                                  拟天然细胞外基质微环境、调控细胞行为及整合功
                  毕赤酵母表达含多次重复整合素配体的重组胶                          能特性，为骨、软骨、角膜等组织的功能性再生提


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