Page 58 - 《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



                                    [39]
              弹性与功能。WANG等 通过多巴胺功能化改性                            战 。毕赤酵母合成未羟化I型胶原片段，经甲基
                                                                  [40]
              HA-rhCol水凝胶，借助儿茶酚基团，成功赋予材料                        丙烯酰化修饰后实现光控交联，与常用的明胶甲基
              抗氧化、光热抗菌及组织黏附三大特性，协同                              丙烯酸酯相比，该材料聚合速度稍慢，储能模量较
                                                                  [41]
              rhCol促血管生成能力，动态调控糖尿病伤口炎症                          低 。胶原蛋白在体内自组装形成3D纤维网络，为
              微环境，加速愈合。重组胶原蛋白通过复合水凝胶                            结缔组织提供结构完整性和机械强度，然而目前重
              整合干细胞与纳米催化功能，显著促进糖尿病创面                            组胶原蛋白缺乏自组装形成纤维的能力，严重阻碍
                                                                                                           [42]
              愈合，通过调控免疫微环境和增强组织再生，实现                            了重组胶原蛋白材料在组织工程等领域的应用 。
              从被动修复到主动调控的突破，在阴道修复中亦展                            利用重组大肠杆菌或酵母表达系统等半合成策略已
              现显著疗效。具体应用案例如表4所示。                                被探索作为替代方法，但不需要的副产物、外来物
                                                                质和不成熟的合成工艺则限制了其工业化生产和临
                     表4   重组胶原蛋白在创面修复领域的应用
                  Tab.4  Applications of recombinant collagen in wound repair  床应用。同时，大分子胶原蛋白产品在常规口服和
                                                                                                  [43]
               文   应用     材料/配方       关键性能        临床/动物         注射载体的递送和吸收方面遇到瓶颈 。尽管国内
               献   领域                   参数        模型效果          已有不少胶原基医疗器械应用于临床，但在人工皮
              [36] 糖尿病 SA@MnO 2 /RH 整合干细胞与 加速血管网络               肤、软骨修复和神经损伤修复等领域的产品开发
                  慢性    C/MSCs复合水 纳米催化功能 重建，胶原沉
                  创面    凝胶                      积密度提升           仍显不足，需在技术和产业化上进一步突破与创
                                                                  [44]
              [37] Ⅲ度   重组Ⅲ型胶原 延长干细胞存 驱动巨噬细胞                    新 。突破这些瓶颈需通过合成生物学优化宿主、
                  烧伤    水凝胶负载       活时间         M2极化，创面         基因编辑改进材料性能、开发智能响应载体、开展
                  创面    hADSCs                  愈合加速
                                                                大规模临床研究，以及建立完善的法规标准体系，
              [38] 阴道   重组Ⅲ型胶原 增强组织弹性 阴道松弛改善
                  松弛症 冻干纤维联合                    率88.10%         从而推动重组胶原蛋白从实验室向临床的转化。只
                        凝胶
                                                                有通过“基础研究—工艺开发—临床验证—产业转
              [39] 糖尿病 多巴胺功能化 抗氧化、光热 动态调控炎症
                  伤口    HA-rhCol    抗菌          微环境，加速          化”的全链条创新模式，才能突破当前的技术壁
                        水凝胶                     愈合              垒，实现重组胶原蛋白从实验室成果向临床应用的

                                                                实质性转化。
               3    技术挑战与未来趋势                                    3.2    智能精准趋势
                                                                 3.2.1    AI驱动设计
                  重组胶原蛋白产业化进程仍面临四大技术挑
                                                                    基于机器学习建立重组胶原水凝胶弹性模量预
              战。在生产制备方面，基因工程表达系统的效率与
                                                                测模型，通过多参数（底物浓度、温度、pH值
              稳定性亟待提升。在材料性能上，重组胶原蛋白自                            等）优化确定最佳制备条件，为AI驱动重组胶原蛋
              组装能力不足制约了组织工程应用。在递送系统                             白基材料智能设计与工艺开发提供范式 。仿生矿
                                                                                                    [45]
              上，需要解决大分子吸收难题。在临床验证上，缺                            物-胶原凝聚层生物墨水通过分子动力学模拟解析
              乏长期安全性和有效性数据。值得关注的是，人工                            自组装机制，实现剪切稀化与多尺度结构打印，而
              智能和3D生物打印等前沿技术正在重塑研发范                             AI技术加速黏弹性与组织适配性设计 。人工智能
                                                                                                  [46]
              式，AI驱动设计实现了材料性能的精准预测与优                            正深度重构重组胶原材料的研发范式；机器学习突
              化，而3D生物打印技术则推动了从简单组织修复                            破传统试错法，精准调控水凝胶力学性能；AI模拟
              到复杂器官再生的跨越式发展。                                    结合仿生策略指导生物墨水设计，实现跨尺度组织
               3.1    临床转化瓶颈                                    工程构建。研究凸显数据驱动与生物启发协同的创
                  重组胶原蛋白的临床转化面临多重瓶颈，主要                          新潜力，未来需融合多模态AI工具，开发兼具智能
              体现在生产制备、材料性能、递送系统和临床验证                            响应与仿生功能的下一代胶原基材料体系，推动精
              四个方面。重组胶原制备技术依赖基因工程细胞体                            准再生医学发展。
              系，虽为医疗应用奠定基础，但原核/真核系统的                             3.2.2    3D生物打印
              规模化生产仍受限于免疫原性、低产及降解问题，                                3D打 印 双 层 胆 管 支 架 （ 内 层 PEGDA/外 层
              需要技术迭代突破工业化瓶颈。CHO细胞表达的                            rColMA）负载bFGF脂质体，实现生长因子控释并
              全长Ⅰ型胶原同型三聚体保留天然三螺旋结构，                             诱导BMSCs向胆管细胞分化，其体内实验无胆汁
                                                                                                      [47]
              但工业化面临表达效率、纯化成本及工艺稳定性挑                            淤积，为胆道修复提供功能化支架方案 。3D打

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