Pharmaceutics：膠原蛋白納米材料制備、表征及其應用的最新研究進展

DOI: 10.3390/pharmaceutics13030316

組織工程技術是一種很有前途的健康管理方法。生物材料起著至關重要的作用，作為組織修復和再生的臨時生物支架。膠原蛋白是一種經廣泛研究的天然成分，主要存在于人體細胞外基質（ECM）中。它為包括皮膚、骨骼、肌腱、角膜和其他組織在內的各種組織提供機械穩定性以及適當的彈性和強度。盡管外源性膠原蛋白廣泛應用于醫學和制藥領域的生物支架中，但納米膠原是一種相對較新的納米材料，具有許多未開發的潛力。納米膠原是一種還原為納米顆粒大小的膠原形式，它具有超越普通三維（3D）膠原的優勢，這主要是因為其納米尺寸有助于提高表面積/體積比，從而以最小的張力承受較大的負載。此外，它可以通過不同的方法生產，如靜電紡絲技術可制備出類似于天然ECM的納米膠原纖維。就其用途而言，納米膠原可應用于各種醫學領域，包括傷口愈合用生物支架植入物或填充物，皮膚、骨骼、血管移植、神經組織和關節軟骨再生以及以美容為目的的藥物遞送和摻入。

圖1.膠原纖維形成的示意圖。膠原蛋白分子相互纏繞，形成膠原原纖維，然后將其合并形成膠原蛋白纖維。

圖2.靜電紡絲機理示意圖。膠原蛋白溶液通過注射器送入，由于高電壓和低電流而形成泰勒錐。靜電力與庫侖力共同使噴射出的聚合物拉伸并使之脫水，從而在收集器上形成干且細的纖維。

圖3.示意圖展示了使用納米膠原蛋白粉末的皮膚傷口愈合過程。該圖像顯示了粉末的應用方式以及如何填充皮膚傷口，其納米級顆粒可以更好地附著在傷口的所有縫隙上。然后，納米膠原蛋白粉吸收滲出液和血液，形成濕的微環境，在傷口中充當臨時生物模板。這樣可使受損的細胞吸收所用的膠原蛋白并從中受益，通過促進細胞遷移和增殖來加快愈合。

圖4.軟骨組織工程流程圖。首先從包含關節軟骨細胞的關節軟骨活檢樣本開始，然后對其進行培養，接種并摻入3D支架中，在體外條件下使其部分成熟，隨后將支架植入軟骨病變中。