胶原蛋白是一种非常重要的蛋白质，对于人體(tǐ)皮肤、血管、骨骼、筋腱、牙齿和软骨的形成具有(yǒu)重要作用(yòng)，是这些结缔组织的主要物(wù)质基础。普通人对于胶原蛋白的认知大多(duō)停留在食品保健层面，将其作為(wèi)提高免疫力、延缓衰老的保健用(yòng)品。而对于医學(xué)研究人员来说，胶原蛋白在医疗领域的应用(yòng)潜力更加巨大，尤其是胶原蛋白支架技术，更是拥有(yǒu)十分(fēn)广阔的前景。最近，英國(guó)剑桥大學(xué)发布新(xīn)闻公报，介绍了该校研究人员在这一领域的研究成果。
胶原蛋白“支架”的构建
作為(wèi)一种仿生应用(yòng)的理(lǐ)想材料，胶原蛋白具有(yǒu)很(hěn)强的伸张能(néng)力，可(kě)用(yòng)做实验室或临床中组织再生的重要材料。多(duō)孔结构的胶原蛋白可(kě)作為(wèi)“支架”，使依附其上的细胞和组织以一种预定的形式生長(cháng)，最终变成与所需人體(tǐ)组织极其相似的组织。这即是所谓的胶原蛋白支架技术。
使用(yòng)胶原蛋白作為(wèi)“支架”的想法并不新(xīn)鲜，但要达成这一目标却不容易，这需要极高的控制能(néng)力。為(wèi)了构建合乎要求的支架，研究人员将胶原蛋白溶液和水混合后进行冷冻，形成冰晶。由于胶原蛋白无法冻结，因此会在冰晶边缘聚集。当冰晶周围的压力降至非常低的水平时，它将直接从固體(tǐ)转化為(wèi)蒸汽，进而留下胶原结构。通过精确控制水凝冻过程中冰晶的生長(cháng)，研究人员能(néng)够控制最终形成的胶原蛋白支架的形状和特性。而通过向支架表面的不同位点添加被称為(wèi)肽序列的氨基酸，则可(kě)以改变这些支架的潜在用(yòng)途。肽序列既会促使某些细胞与支架绑定，也会将某些细胞从支架上驱离，进而使支架形成一种特定的组织类型或者具有(yǒu)特定的生物(wù)反应模式。
“胶原蛋白支架就如同一个空白的三维画布——你可(kě)以任意用(yòng)不同的方式进行勾画。”剑桥大學(xué)冶金与材料科(kē)學(xué)系的露丝·卡梅隆教授说，“它可(kě)以用(yòng)来模仿自然组织的行為(wèi)，也可(kě)以直接形成不同形状或排序的结构。”
走出实验室的胶原蛋白微型支架
用(yòng)胶原蛋白制成的微型支架，可(kě)用(yòng)于修复受损的关节，也可(kě)以用(yòng)来开发新(xīn)的癌症治疗手段，甚至用(yòng)来修补心脏病人受损的心脏。而这一技术业已开始走出实验室，运用(yòng)到实际病例当中。
新(xīn)闻公报中称，一款名為(wèi)Chondromimetic的产品已通过临床试验，并获得了CE标志(zhì)认证，可(kě)以在欧洲销售。该产品通过向支架上添加钙和磷酸盐来模仿骨骼结构，帮助骨骼和软骨再生。这一产品可(kě)用(yòng)于修复受损的膝盖关节和由骨关节炎、创伤或手术造成的骨缺损。
而在未来，胶原蛋白支架还可(kě)以用(yòng)于心脏病的治疗。在英國(guó)心脏病基金会的支持下，剑桥大學(xué)研究人员正在努力开发一种可(kě)用(yòng)于修补受损心脏的支架。他(tā)们尝试利用(yòng)胶原蛋白支架在心肌受损部位“种植”新(xīn)的心脏细胞，使其生長(cháng)成為(wèi)新(xīn)的心肌。这一再生的心脏“补丁”可(kě)以帮助心脏重新(xīn)恢复正常运转。虽然这一研究目前仍处于初期阶段，但研究人员相信，总有(yǒu)一天，胶原蛋白支架会成為(wèi)治疗冠心病的一个重要工具。
“这些支架给了细胞立足之地。”剑桥大學(xué)生物(wù)化學(xué)系的理(lǐ)查德·法恩戴尔教授说，“最终，我们希望能(néng)够使用(yòng)这些支架，连同我们直接取自病人體(tǐ)内的细胞，使病人的心脏在经历衰竭后能(néng)够自愈。”
胶原蛋白支架可(kě)用(yòng)于制造任何东西
胶原蛋白支架的另一潜在应用(yòng)是在乳腺癌研究领域。研究人员试图对支架进行微调，以创建乳房组织的三维模型。如果成功，这种人造乳房组织则可(kě)用(yòng)于乳腺癌新(xīn)药的测试，研究人员将不必再通过大量的动物(wù)实验来进行研究，而最终的个性化治疗也将有(yǒu)望实现。
“这是一个独特的研究體(tǐ)系。”剑桥大學(xué)病理(lǐ)學(xué)系的克里斯汀·沃森教授说，“我们能(néng)够在不同的时间向支架上添加不同类型的细胞，这是别人所不能(néng)的。这使得癌症研究变得相对更容易一些，而最终受益的则是病人。”
像乳房组织一样，血小(xiǎo)板的生成也需要一个非常特殊的环境。研究人员利用(yòng)支架技术，创建了一个适于骨髓细胞生長(cháng)的小(xiǎo)环境，利用(yòng)成人干细胞来生产血小(xiǎo)板。从理(lǐ)论上来说，用(yòng)这种方式可(kě)以随需生产血小(xiǎo)板，而无需再依赖人们献血。
作為(wèi)胶原蛋白支架技术的主要研究人员，卡梅隆教授对这一技术的发展潜力十分(fēn)看好。“在某种意义上，它可(kě)以用(yòng)于制造任何东西。”她说，“你可(kě)以用(yòng)多(duō)种不同类型细胞构建出高度复杂的有(yǒu)机组织，比如说肝脏或者是胰腺，只不过是难度增加了很(hěn)多(duō)。但不管怎样，这一技术的潜力十分(fēn)巨大，无论是对研究人员还是病患来说，都意义非凡。”
