膠原蛋白是一種非常重要的蛋白質(zhì)，對于人體皮膚、血管、骨骼、筋腱、牙齒和軟骨的形成具有重要作用，是這些結(jié)締組織的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。普通人對于膠原蛋白的認(rèn)知大多停留在食品保健層面，將其作為提高免疫力、延緩衰老的保健用品。而對于醫(yī)學(xué)研究人員來說，膠原蛋白在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力更加巨大，尤其是膠原蛋白支架技術(shù)，更是擁有十分廣闊的前景。zui近，英國劍橋大學(xué)發(fā)布新聞公報(bào)，介紹了該校研究人員在這一領(lǐng)域的研究成果。

<img alt="生命的支架——膠原蛋白支架技術(shù)應(yīng)用前景廣闊" 生命的支架——膠原蛋白支架技術(shù)應(yīng)用前景廣闊"="" data-cke-saved-src="http://www.bio1000.com/uploads/allimg/140618/10003CK8-0.jpg" src="http://www.bio1000.com/uploads/allimg/140618/10003CK8-0.jpg" style="vertical-align: middle; border: 0px; width: 400px; height: 266px; ">

膠原蛋白“支架”的構(gòu)建

作為一種仿生應(yīng)用的理想材料，膠原蛋白具有很強(qiáng)的伸張能力，可用做實(shí)驗(yàn)室或臨床中組織再生的重要材料。多孔結(jié)構(gòu)的膠原蛋白可作為“支架”，使依附其上的細(xì)胞和組織以一種預(yù)定的形式生長，zui終變成與所需人體組織極其相似的組織。這即是所謂的膠原蛋白支架技術(shù)。

使用膠原蛋白作為“支架”的想法并不新鮮，但要達(dá)成這一目標(biāo)卻不容易，這需要*的控制能力。為了構(gòu)建合乎要求的支架，研究人員將膠原蛋白溶液和水混合后進(jìn)行冷凍，形成冰晶。由于膠原蛋白無法凍結(jié)，因此會在冰晶邊緣聚集。當(dāng)冰晶周圍的壓力降至非常低的水平時(shí)，它將直接從固體轉(zhuǎn)化為蒸汽，進(jìn)而留下膠原結(jié)構(gòu)。通過控制水凝凍過程中冰晶的生長，研究人員能夠控制zui終形成的膠原蛋白支架的形狀和特性。而通過向支架表面的不同位點(diǎn)添加被稱為肽序列的氨基酸，則可以改變這些支架的潛在用途。肽序列既會促使某些細(xì)胞與支架綁定，也會將某些細(xì)胞從支架上驅(qū)離，進(jìn)而使支架形成一種特定的組織類型或者具有特定的生物反應(yīng)模式。

“膠原蛋白支架就如同一個(gè)空白的三維畫布——你可以任意用不同的方式進(jìn)行勾畫。”劍橋大學(xué)冶金與材料科學(xué)系的露絲·卡梅隆教授說，“它可以用來模仿自然組織的行為，也可以直接形成不同形狀或排序的結(jié)構(gòu)。”

走出實(shí)驗(yàn)室的膠原蛋白微型支架

用膠原蛋白制成的微型支架，可用于修復(fù)受損的關(guān)節(jié)，也可以用來開發(fā)新的癌癥治療手段，甚至用來修補(bǔ)心臟病人受損的心臟。而這一技術(shù)業(yè)已開始走出實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)用到實(shí)際病例當(dāng)中。

新聞公報(bào)中稱，一款名為Chondromimetic的產(chǎn)品已通過臨床試驗(yàn)，并獲得了CE標(biāo)志認(rèn)證，可以在歐洲銷售。該產(chǎn)品通過向支架上添加鈣和磷酸鹽來模仿骨骼結(jié)構(gòu)，幫助骨骼和軟骨再生。這一產(chǎn)品可用于修復(fù)受損的膝蓋關(guān)節(jié)和由骨關(guān)節(jié)炎、創(chuàng)傷或手術(shù)造成的骨缺損。

而在未來，膠原蛋白支架還可以用于心臟病的治療。在英國心臟病基金會的支持下，劍橋大學(xué)研究人員正在努力開發(fā)一種可用于修補(bǔ)受損心臟的支架。他們嘗試?yán)媚z原蛋白支架在心肌受損部位“種植”新的心臟細(xì)胞，使其生長成為新的心肌。這一再生的心臟“補(bǔ)丁”可以幫助心臟重新恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然這一研究目前仍處于初期階段，但研究人員相信，總有一天，膠原蛋白支架會成為治療冠心病的一個(gè)重要工具。

“這些支架給了細(xì)胞立足之地。”劍橋大學(xué)生物化學(xué)系的理查德·法恩戴爾教授說，“zui終，我們希望能夠使用這些支架，連同我們直接取自病人體內(nèi)的細(xì)胞，使病人的心臟在經(jīng)歷衰竭后能夠自愈。”

膠原蛋白支架可用于制造任何東西

膠原蛋白支架的另一潛在應(yīng)用是在乳腺癌研究領(lǐng)域。研究人員試圖對支架進(jìn)行微調(diào)，以創(chuàng)建乳房組織的三維模型。如果成功，這種人造乳房組織則可用于乳腺癌新藥的測試，研究人員將不必再通過大量的動物實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行研究，而zui終的個(gè)性化治療也將有望實(shí)現(xiàn)。

“這是一個(gè)*的研究體系。”劍橋大學(xué)病理學(xué)系的克里斯汀·沃森教授說，“我們能夠在不同的時(shí)間向支架上添加不同類型的細(xì)胞，這是別人所不能的。這使得癌癥研究變得相對更容易一些，而zui終受益的則是病人。”

像乳房組織一樣，血小板的生成也需要一個(gè)非常特殊的環(huán)境。研究人員利用支架技術(shù)，創(chuàng)建了一個(gè)適于骨髓細(xì)胞生長的小環(huán)境，利用成人干細(xì)胞來生產(chǎn)血小板。從理論上來說，用這種方式可以隨需生產(chǎn)血小板，而無需再依賴人們獻(xiàn)血。

作為膠原蛋白支架技術(shù)的主要研究人員，卡梅隆教授對這一技術(shù)的發(fā)展?jié)摿κ挚春谩?ldquo;在某種意義上，它可以用于制造任何東西。”她說，“你可以用多種不同類型細(xì)胞構(gòu)建出高度復(fù)雜的有機(jī)組織，比如說肝臟或者是胰腺，只不過是難度增加了很多。但不管怎樣，這一技術(shù)的潛力十分巨大，無論是對研究人員還是病患來說，都意義非凡。”