膠原蛋白.

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1 膠原蛋白

2 天然高分子材料中目前最具發展潛力的有幾丁質（chitin）、透明質酸（hyaluronic acid）及膠原蛋白（collagen）等。其中，幾丁質是由蟹殼中抽取的，而透明質酸是從雞冠中抽取而得，兩者都屬多醣體（polysaccharide）類生醫高分子材料。

3 十九世紀發現膠原蛋白的時候，牛津字典將其定義為「煮熟之後像明膠的結締組織」，所以也稱作「膠原質」。一直到六○年代末期，第二型膠原蛋白由軟骨中萃取鑑定之後，大家才知道膠原蛋白原來不只一種，也才陸續展開對膠原蛋白的研究。以膠原蛋白做為生醫材料，已經有很長的一段歷史，在二十世紀初，就記載了利用膠原蛋白做成敷料處理燒燙傷。

4 到七○年代末期，膠原蛋白的萃取技術已臻完備，之後就出現了更多以純膠原蛋白為主的生醫材料。膠原蛋白因為具有高度的生物相容性、低免疫性，可以被身體分解吸收，又能加速傷口的癒合，所以現在各種動物的膠原蛋白，都被積極地用來做成植入人體的產品。

5 膠原蛋白為脊椎動物體內含量最豐富的蛋白質（protein），在骨頭與肌腱中約有90%以上，皮膚中約有50%以上的蛋白質為膠原蛋白，不僅脊椎動物有，無脊椎動物如軟體、節足動物也有膠原蛋白。

6 膠原蛋白的種類及結構 隨著萃取及分析技術不斷的進步，現在根據發現的時間先後已定義出21種不同形式的膠原蛋白。

7 目前一般在醫學上的應用仍以Type I 膠原蛋白為主，故若未特別標示其形式者，則通常是指Type I 膠原蛋白。

8 膠原蛋白分子是由三條多胜月太鏈（polypeptides）所組成的三股螺旋結構，而每一條多胜肽鏈（我們稱之為αchain）的組成相似，但並不一定完全相同，故所組成的膠原蛋白也不相同。

9 有的是由三條完全相同之αchain所組成（如Type II），有的三條αchain完全不同（如Type VI），有的則是兩條相同而另一條不同，Type I便屬於這一種。體內不同部位組織蘊藏不同含量及型態的膠原蛋白。

10 Type I 膠原蛋白為骨頭、肌腱及皮膚的主成份，其三股螺旋結構是由兩條α1(I) （含1,056個胺基酸）及一條α2(I)（含1,029個胺基酸）的多胜肽鏈所構成，在這些多胜肽鏈上每三個胺基酸便有一甘胺酸（glycine），而脯胺酸（proline）及羥基脯胺酸（hydroxyproline）的環狀結構與氫鍵使三股螺旋穩定，若因熱或化學物質破壞這些鍵結而使分子的螺旋結構展開則稱「變性（denaturation）」。

11 膠原蛋白分子的分子量約為283,000 daltons，長約280 nm，直徑1
膠原蛋白分子的分子量約為283,000 daltons，長約280 nm，直徑1.4 nm(1)，兩端非螺旋結構的部份（稱之為telopeptides）在合成機制上有其意義，但在生醫材料的應用上則會引起免疫反應。

12 在體內的細胞間質,膠原蛋白分子不會單獨存在，而是聚集成纖維，當細纖維形成後，多胜月太鏈上的羥基脯胺酸及離胺酸（lysine）會與酵素作用，產生分子內或分子間的交聯（crosslinking）而加強支撐功能，纖維並會隨著年齡增加而加粗至直徑約50~300 nm。

13 膠原蛋白具備了高抗拉強度、可控制的生物分解性、止血性、低抗原性、低發炎性、低毒性及促進細胞附著生長的特性，在醫學上可做廣泛的應用，其優點歸納如下：(1)天然高分子材料來源豐富；(2)高生物相容性；(3)生物可分解性；(4)低抗原性；(5)低毒性；(6)高抗拉強度；(7)止血性；(8)促進細胞貼附生長；(9)可經化學改質成各種型態。

14 膠原蛋白的加工製備與生醫的應用 膠原蛋白可重組或經處理成多種型態，如薄膜、管狀、海綿狀、粉末或柔軟的纖維織品（如圖二所示），目前已有應用在止血材、神經重建、組織整型、燒燙傷敷料、脫腸修補、尿道手術、藥物釋放、眼科、避孕器、修補心瓣膜、血管壁手術及手術縫線等生醫材料上

15 圖二 各種型態之膠原蛋白

16 在植入式及敷料上最常用的膠原蛋白來源為動物的皮膚及肌腱，外科縫線則最常用動物的內臟黏膜。

17 而一般在應用上最常使用的膠原蛋白型態可為纖維狀（fibrillar）、管狀（tublar）、多孔狀（porous）、薄膜（membrane）、海綿狀（sponge）及注射劑（injectables）。

18 一般膠原蛋白生醫材料產品製備必須經交聯（crosslinking）處理以加強其機械強度。