什么是胶原蛋白？应用领域有哪些？主要功能介绍

1 什么是胶原蛋白

胶原蛋白当前在哺乳动物体内是含量最多、分布最广的功能性蛋白，人体蛋白质中胶原蛋白的含量占比达到25-30%，占皮肤成分比例高达70%，它的功能是维持皮肤与肌肉弹性、增强钙质与骨细胞结合、联结骨骼与肌肉、保持眼角膜透明等。结构是3条肽链交互缠绕形成独特的三螺旋结构，众多胶原大分子可彼此并排形成纤维相互交联的结构，使最终产物具备较高机械强度，构成其理化特性和生物学活性的基础。

2 胶原蛋白的生物学特性

胶原蛋白具备止血、高拉伸强度等功能，还具有低免疫原性、生物相容性、可生物降解性等生物学特性

(1)低免疫原性：免疫原性即抗原能刺激特定的免疫细胞，使免疫细胞活化、增殖、分化，最终产生免疫效应物质抗体和致敏淋巴细胞的特性。虽然胶原是大分子物质，但结构重复性大，可溶性胶原的免疫性很低，不溶性胶原的免疫性更低，一般机体不对其产生慢性排斥反应。因此，由胶原制备的异体组织器械，如猪或牛的心包、心脏瓣膜，可以长期植入人体。

(2)生物相容性：指胶原与宿主细胞及组织之间良好的相互作用。无论是在被吸收前作为新组织骨架，还是被吸收同化进入宿主成为宿主的一部分，都与细胞周围的基质有着良好的相互作用，表现出相互影响的协调性，并成为细胞与组织正常生理功能整体的一部分。

(3)可生物降解性：指胶原能被特定的蛋白酶降解。因胶原具有紧密牢固的螺旋结构，所以绝大多数蛋白酶只能切断其侧链，只有特定的蛋白酶在特定的条件下才能降解胶原，使胶原肽键断裂，其螺旋结构随即被破坏，断裂的胶原多肽就被蛋白酶彻底水解。

3 胶原蛋白的应用领域

3.1医药领域

1)创面敷料。可以用作各类创面修复敷料原料使用，有胶原敷料膜片、海绵状及粒状等多种形式，可用于皮肤修复、口腔修复、神经外科修复等。主要是因为胶原可以促进细胞的分裂增殖、维持细胞的分裂机能，促进角膜上皮细胞分化。

2)止血材料。一系列的细胞外基质蛋白组成血管内皮细胞下层，而纤维胶原则是诱导血栓形成的主要基质蛋白。一旦血管壁的内皮细胞被剥离，胶原就会暴露于血液中，流动的血液中的血小板立刻与胶原纤维吸附在一起，发生凝集反应，从而形成血栓。胶原通过激活凝血因子Ⅻ、促进凝血因子Ⅺ和Ⅴ的活化，促进血小板的凝血作用，故胶原又作为止血剂使用，可以制作成粉状、片状及海绵状等多种物理形态。

3)注射填充材料。去除端肽的未变性胶原具有低抗原性、良好的生物相容性和可生物降解性等生物特性，有利于成纤维细胞的存活和生长，可用于面部轮廓矫正、皱纹和瘢痕修复等医学美容的填充材料。可溶性胶原溶液用于面部整形美容时须具备一定的可塑性和弹性，在常温是凝胶状液体，被注射到体内会转变为半固态的胶体。除了应用于矫正各种皮肤缺陷之外，还可用于食管括约肌、声带的修复、牙周疾病方面的治疗。

4)药物载体。不同条件下(如温度、pH、离子强度、浓度、组成和其它高分子作用等)，胶原能够发生聚集或组装等行为而呈现水凝胶、膜、微球和微纤等多种形态再通过，结合抗生素、蛋白类和基因等药物，构建出多样化的药物释放体系，从而达到不同的释放要求和治疗效果。常用的胶原药物载体系统主要包括眼科用的胶原眼罩、烧伤和创伤科用的胶原海绵、用于基因释放的微球以及透皮释放的控制材料等。

3.2护肤领域应用

胶原蛋白的产品分为外用型胶原蛋白护肤原液、胶原蛋白面膜、胶原蛋白洁面乳和乳霜等，功能有补水保湿、生物营养、美白等：

1)补水保湿功能。天然胶原的水合作用得益于其存在的大量甘氨酸、羟脯氨酸和羟赖氨酸，因其含有大量的羟基，从而具有良好的保湿作用。天然胶原的三螺旋结构能和水分子结合发生水合作用，羟脯氨酸连接水分子形成水合骨架结构，形成的这种水合结构使得胶原蛋白能结合更多的水分。

2)生物营养功能。活性胶原可给予皮肤层所需要的养分，增强皮肤胶原蛋白活性可对人的皮肤组织起到生理性调控作用，保持角质层水分及纤维结构的完整性，改善皮肤细胞环境的同时促进皮肤新陈代谢，从而发挥其皮肤营养功能。

3)美白功能。皮肤中酪氨酸被含铜的酪氨酸酶催化成多巴，多巴再通过重排或者氧化还原形成黑色素类物质。胶原可以通过酪氨酸残基竞争与酪氨酸酶的活性中心结合减少多巴的生成，抑制黑色素的形成;或者通过结合铜离子，使酪氨酸酶失活，减少黑色素的沉积，从而达到美白的作用

3.3食品领域应用

胶原蛋白应用在食品领域的人造胶原肠衣上，相较于天然肠衣，人造的厚度均匀、拉伸强度高、稳定性强、氨基酸含量高等，在运输过程中更加节省空间和成本，相比于塑料肠衣及纤维素肠衣优势显著，所以人造胶原肠衣在肠衣市场逐渐占据优势地位。同时，水解胶原则是可以被用作功能性食品直接食用，如咀嚼片、运动员所需的蛋白质粉和肠内营养制剂等。动物胶原蛋白食品保水性独特，能够改善食品的口感，延长保质期和保持颜色，经常作为肉类、糖果和乳制品等食品的食用添加剂。

来源：《2021年重组胶原在功能性护肤和轻医美应用空间研究报告（32页）.pdf》

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