2019 年 5 月 16 日，由山西锦波生物医药股份有限公司与复旦大学基础医学院及中科院生物物理研究所共同取得的「人源Ⅲ型胶原蛋白创新成果」在我国历史文化名城山西太原召开发布会议，会后丁香园有幸采访到材料科学与工程学家、中国工程院张兴栋院士，并请他为我们介绍了胶原蛋白作为生物医用材料的基本现状，并对未来的发展做出展望。
胶原蛋白是理想的生物医用材料
胶原蛋白是人体最丰富、最重要的蛋白质之一。人型胶原属于纤维形成型胶原，广泛分布于皮肤、内脏、血管系统等可扩展结缔组织中，在伤口愈合、胶原纤维形成和人类正常心血管发育中发挥着重要作用，也因此成为一种理想的生物医用材料。
胶原蛋白的三螺旋结构，使其在理化特性和生物学活性方面具备高拉伸强度、生物降解性能、低抗原活性、低刺激性、低细胞毒性等特点。而胶原蛋白作为人工器官骨架或创伤敷料时具有促进细胞生长、促进细胞粘附、与新生细胞和组织协同修复创伤等特性，这些都让胶原蛋白成为一种理想的生物医用材料，在组织器官修复损坏中应用最为常见，在敷料、人工器官和美容等场景下也有广泛应用。
传统胶原蛋白缺陷明显
目前临床使用最多的胶原是从组织中天然提取，多数来源于动物，如猪和牛，极少数来源于人体组织，如胎盘残渣等。在提取过程中，存在免疫性和病毒性两大问题。一是免疫性，由于动物体内的胶原蛋白和人体中的胶原蛋白氨基酸序列不同，必须特别增加工艺以降低产品的免疫原性，避免用于人体后产生严重的组织排异性。二是病毒性，动物来源的胶原蛋白一般都是混合物，生产工艺中要严格排除动物组织以及人畜共患病毒，如疯牛病、口蹄疫等。而在生产过程中，组织内的胶原蛋白往往已经形成了很强的刚性结构纤维，各项操作都容易引起分子链的断裂，进而导致产品的三螺旋结构的断裂和生物活性的丧失。
人源Ⅲ型胶原蛋白或可成为材料领域的新宠儿
如何从基因工程提取并合成胶原蛋白，使其结构与人体氨基酸序列一致，已成为国内外研究的一个重大课题，也是全世界生物产业困扰了很久的问题。在国家十三五规划部署的项目中，也提出了解决消除胶原免疫原性的问题。国内已经有利用基因工程生产的人体胶原蛋白产品，如人源Ⅲ型胶原蛋白，构建出了即便采用大肠杆菌表达系统制剂也能形成正确三螺旋结构的胶原蛋白，不仅具备天然条件下的生物学活性，还具备在分子量及物化特性不变条件下的可加工性，且没有免疫原性。
小结与展望
胶原蛋白是国际性的课题，也有着十分诱人的产业化前景。从传统动物组织提取，到基因工程，人源Ⅲ型胶原蛋白的规模性成果，对于整个医用生物材料临床以及教育的发展，都是一个突破性的贡献，产品的技术附加值上也能够得到极大体现。通过多方的共同努力，相信很快能够在一些技术瓶颈上有所突破，能够真正投入到市场中，做到市场化，使其不仅应用在国内，更希望能走出国门，走向国际。
