第一節(jié) 膠原蛋白市場(chǎng)現(xiàn)狀 分析 及預(yù)測(cè)
2003年我國(guó)年需膠原蛋白2000噸左右，但已知國(guó)內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)能力僅為500噸左右，其余全部依賴進(jìn)口。
2005年我國(guó)膠原蛋白年需求量在3000噸以上，每年以20%的速度增長(zhǎng)。有關(guān)資料顯示，當(dāng)前及未來(lái)今后幾年，將是中國(guó)膠原蛋白工業(yè)發(fā)展的最好時(shí)機(jī)，展現(xiàn)全新發(fā)展格局。
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活質(zhì)量的普遍提高，人們崇尚綠色、回歸自然的意識(shí)的加強(qiáng)，以膠原蛋白為原料和添加劑的化妝品、食品將會(huì)受到人們的歡迎，這是因?yàn)槟z原蛋白具有特殊的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)，天然蛋白具有合成高分子材料不可比擬的生物相容性和生物降解性。
隨著對(duì)膠原蛋白的進(jìn)一步 研究 ，人們的生活中將會(huì)越來(lái)越多的接觸到含有膠原蛋白的產(chǎn)品。預(yù)計(jì)到2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)年需求量將達(dá)到8000噸左右。作為膠原蛋白產(chǎn)品的高端產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)尚未出現(xiàn)；其發(fā)展空間巨大；在保健、化妝品、醫(yī)藥、食品領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿薮?，估?jì)有幾十億的市場(chǎng)潛力，并且增長(zhǎng)迅速。
第二節(jié) 膠原蛋白產(chǎn)品產(chǎn)量 分析 及預(yù)測(cè)
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)產(chǎn)量 分析 及預(yù)測(cè)表
單位：噸
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)產(chǎn)量
分析
及預(yù)測(cè)圖
單位：噸
第三節(jié) 膠原蛋白市場(chǎng)需求 分析 及預(yù)測(cè)
一、膠原蛋白在醫(yī)藥中的應(yīng)用
膠原蛋白具有重要的生物學(xué)性質(zhì)—力學(xué)性能高、促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、止血、生物相容性和生物降解性,多年來(lái)一直促使許多 研究 者設(shè)想制備膠原蛋白基生物材料。然而直到近20a,隨著膠原蛋白化學(xué)的發(fā)展,人們對(duì)膠原蛋白的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有了更為清楚的認(rèn)識(shí),這種設(shè)想才得以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。現(xiàn)在,膠原蛋白在醫(yī)學(xué)材料中的應(yīng)用展示出令人鼓舞的發(fā)展前景。
1、膠原蛋白作為生物材料的特點(diǎn)
1）低免疫原性
膠原蛋白的抗原性相當(dāng)?shù)?在1954年以前,甚至認(rèn)為膠原蛋白不具有抗原性。最近的 研究 表明,膠原蛋白有3種類型的抗原因子:第1類是由膠原蛋白肽鏈非螺旋的端肽引起的;第2類是由膠原蛋白三股螺旋的構(gòu)象引起的;第3類是由α鏈螺旋區(qū)的氨基酸順序引起的。
第2類抗原因子僅存在于天然膠原蛋白分子中,第3類只出現(xiàn)在變性膠原蛋白中,而第1類抗原因子在天然和變性膠原蛋白中均存在。20世紀(jì)90年代以來(lái),人們發(fā)現(xiàn)Ⅰ型膠原蛋白的免疫原性比Ⅲ型、Ⅴ型Ⅵ型膠原蛋白低得多,其組織膠原蛋白的端肽的免疫原性比螺旋微區(qū)以及其它微區(qū)都要強(qiáng)。
因而,在制備可溶性膠原蛋白醫(yī)用產(chǎn)品時(shí),應(yīng)除去膠原蛋白的端肽;但應(yīng)用于組織基的膠原蛋白材料,則應(yīng)保留端肽,目的是保存交聯(lián)位點(diǎn),賦予組織材料所需要的完整結(jié)構(gòu)。 研究 發(fā)現(xiàn)用戊二醛交聯(lián),可部分降低膠原蛋白材料的免疫原性。
2）細(xì)胞-基質(zhì)間的相互作用
膠原蛋白基材料與宿主細(xì)胞及組織之間良好的相互作用,并成為細(xì)胞與組織正常生理功能的一部分。膠原蛋白基材料除了可增加細(xì)胞的粘結(jié)外,還能改善細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和移動(dòng)。膠原蛋白作為細(xì)胞外間質(zhì)的主要成分,與其他成分以特定的形式排列結(jié)合,形成細(xì)胞外間質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞起到錨定和支持作用,并為細(xì)胞的增殖生長(zhǎng)提供適當(dāng)?shù)奈h(huán)境。在生理或病理機(jī)制的調(diào)控下,膠原蛋白有機(jī)地參與細(xì)胞遷移和代謝,從而使細(xì)胞更準(zhǔn)確地發(fā)揮其功能。
3）與血小板的相互作用
膠原蛋白使血小板凝聚的能力似乎來(lái)源于游離的氨基,尤其是賴氨酸側(cè)鏈氨基,因此,封閉膠原蛋白側(cè)鏈羧基,不會(huì)造成凝聚能力的明顯下降,不過(guò)會(huì)減弱膠原蛋白促使血漿結(jié)塊的作用。膠原蛋白的天然結(jié)構(gòu),尤其是足夠發(fā)達(dá)的四級(jí)結(jié)構(gòu),是膠原蛋白具有凝聚能力的基礎(chǔ)。
膠原蛋白對(duì)血小板有凝聚作用,可形成血栓阻止流血,因而可用于制備凝血材料,比如膠原蛋白/殼聚糖復(fù)合膜的止血性能比明膠等一般材料好得多。
4）纖維的再形成性
經(jīng)純化的可溶性膠原蛋白,可在體外再次形成與天然膠原蛋白纖維相似的有序纖維結(jié)構(gòu)。在制備可溶性膠原蛋白時(shí),雖然已通過(guò)酶的作用除去了膠原蛋白分子的端肽,但可溶性膠原蛋白在體外的再形成過(guò)程仍然存在?？扇苄阅z原蛋白其免疫原性被大大減弱,又能形成纖維,獲得與原有結(jié)構(gòu)相似的堆砌,從而有利于細(xì)胞-基質(zhì)間相互作用的過(guò)程。利用其這一性質(zhì),可制成適合于移植用的膏狀注射物或海綿等。
5）機(jī)械性能
膠原蛋白纖維具有很高的機(jī)械強(qiáng)度的重要原因在于膠原蛋白的交聯(lián)。膠原蛋白分子間和分子內(nèi)有次級(jí)鍵:氫鍵對(duì)維持膠原蛋白的構(gòu)象起重要作用,而分子內(nèi)和分子間的共價(jià)交聯(lián),是賦予膠原蛋白高度化學(xué)和物理穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素,這種交聯(lián)方式有3種:酰胺縮合、羥醛縮合、羥醛組氨酸交聯(lián)。膠原蛋白分子間的側(cè)向交聯(lián)表現(xiàn)出高強(qiáng)度的力學(xué)行為。
研究 表明:在按四分之一錯(cuò)列排布的原膠原蛋白分子的頭、尾部重疊區(qū)段,通過(guò)賴氨酸或羥賴氨酸形成共價(jià)交聯(lián),分別在氮端尾肽的第9個(gè)殘基位置(N9)和碳端尾肽的第17個(gè)殘基位置(C17)。以這種方式交聯(lián)起來(lái)的原膠原蛋白分子,可以形成很長(zhǎng)的具有很好的機(jī)械強(qiáng)度的原纖維。制備過(guò)程中盡可能保留蛋白多糖,以維持膠原蛋白固有的卷曲。膠原蛋白的這種結(jié)構(gòu)有利于組織在受到外力作用時(shí)能量的耗散,避免其破裂。
6）生物可降解性
天然膠原蛋白緊密的螺旋結(jié)構(gòu)使得大多數(shù)蛋白酶只能打斷膠原蛋白側(cè)鏈,削弱膠原蛋白分子的交聯(lián)。而膠原蛋白肽鍵只有在膠原蛋白酶的水解作用下,才會(huì)被打斷。
膠原蛋白肽鏈的斷裂造成其螺旋結(jié)構(gòu)的破壞,這樣膠原蛋白就可以被蛋白酶徹底水解。膠原蛋白的生物降解性可以通過(guò)在膠原蛋白分子側(cè)鏈之間產(chǎn)生交聯(lián)來(lái)減小或抑制。鞣制就是起到這樣的作用。生物材料最常用的鞣制劑是戊二醛,其無(wú)毒、鞣性持久。
2、膠原蛋白在生物、醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
1）膠原蛋白基生物材料的應(yīng)用
(1)心臟瓣膜
目前已發(fā)展的有2類:一類是機(jī)械瓣膜,一類是生物瓣膜。用膠原蛋白基材料制作成的生物瓣膜的缺點(diǎn)是植入人體后會(huì)產(chǎn)生鈣化,一般在前10a使用期內(nèi)性能良好。現(xiàn)在,材料科學(xué)家正竭力合成新的醫(yī)用瓣膜材料,目的是大幅度延長(zhǎng)材料的使用壽命,減少二次手術(shù),減輕患者痛苦，市場(chǎng)需求巨大。
(2)血管修復(fù)
由于心血管疾病日益增加,對(duì)替換血管裝置的要求越來(lái)越多。應(yīng)用生物組織基心血管裝置的主要優(yōu)勢(shì),是直徑小于5mm的心血管置換器。與合成材料相比,生物材料的多樣性為改善置換器的性能提供了有利條件,并且膠原蛋白基裝置還具有感染性低、宿主組織能向裝置中滲入生長(zhǎng),而不需要高密度孔結(jié)構(gòu),以及可與天然血管在物理性質(zhì)上較好的匹配等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)空間廣闊。
(3)可溶性膠原蛋白
可溶性膠原蛋白在適當(dāng)?shù)木彌_液中,加熱至體溫時(shí),便可在組織中原位形成纖維,或在進(jìn)入組織之前形成纖維。其對(duì)軟組織的擴(kuò)增、恢復(fù),特別是對(duì)矯正各種皮膚斷面缺陷非常有用,還可用于食管包括肌聲帶的修復(fù)、牙周方面的治療。
(4)創(chuàng)傷、燒傷修復(fù)材料
膠原蛋白敷料有多種形式,如膜扁、海綿狀及粒狀等,能重新溶解,并吸收創(chuàng)傷滲出液,可與宿主細(xì)胞外基質(zhì)相互作用,以促進(jìn)細(xì)胞在新結(jié)締組織上的粘附、移動(dòng)、生長(zhǎng)和沉積;能誘導(dǎo)分化及成纖維細(xì)胞的趨化性,延遲傷口收縮,加速創(chuàng)傷修復(fù)。
(5)膠原蛋白止血?jiǎng)?/p>
膠原蛋白與血小板作用后,引起后繼的與血液聚集相關(guān)聯(lián)的一系列過(guò)程的進(jìn)行,從而可迅速凝血。作為止血?jiǎng)┦褂玫哪z原蛋白,可以是粉狀、扁狀及海綿狀等多種物理形態(tài)。與膠原蛋白類止血材料相競(jìng)爭(zhēng)的有纖維素、明膠和纖維衍生物,后者優(yōu)勢(shì)是價(jià)格較低,但是膠原蛋白的止血效果更好。
(6)明膠
膠原蛋白經(jīng)溫和水解而產(chǎn)生肽鍵的不可逆斷裂后,所得的主要產(chǎn)物是明膠。
最近的 研究 表明:明膠特別是水解明膠,對(duì)多種皮膚病均有治療作用,其用于手足皸裂、皮膚搔癢、魚(yú)鱗病等皮膚病,效果非常顯著。在治療中水解明膠無(wú)刺激性和副作用,它能滋潤(rùn)皮膚、修補(bǔ)和促進(jìn)傷口愈合。此外,它在內(nèi)科病學(xué)中也有用武之地,對(duì)慢性胃炎、十二指腸潰瘍、胃潰瘍有更佳的治療效果。
(7)人工皮膚
眾所周知,第一個(gè)面市的組織工程材料的商品是人工皮膚,也是到目前為止在臨床應(yīng)用方面最為成功的組織工程材料。國(guó)內(nèi)在這方面有較多的 研究 ,其一般方法是:先從某種含有膠原蛋白的原料中提取膠原蛋白,經(jīng)過(guò)酶消化、純化,制成膠原蛋白的分散液,再向其中加入其它物質(zhì)(一般是殼聚糖或高分子物質(zhì)等),均勻混合制成膠原蛋白膜。必要時(shí),還可以用甲醛進(jìn)行交聯(lián)。Yan2nas等人報(bào)道了在氣相醛介質(zhì)中,膠原蛋白與糖胺聚糖交聯(lián),制備分子量Mc為800～60000的膠原蛋白糖胺聚糖材料的方法。由這種材料制造的人造皮膚,比其它方法制備的同類材料的長(zhǎng)期貯存更穩(wěn)定。
(8)固定化酶載體和膠囊
膠原蛋白分子肽鏈上具有多種反應(yīng)基團(tuán),如羥基、羧基和氨基等,易于吸收和結(jié)合多種酶和細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)固定化,它具有與酶和細(xì)胞親合性好、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。另外膠原蛋白是一種成膜性好的物質(zhì),并具有生物相容性,在體內(nèi)可被逐步吸收,因此,膠原蛋白固定化酶特別適合于人工應(yīng)用材料。
膠原蛋白在醫(yī)藥工業(yè)中的另一重要用途是基于膠原蛋白微囊包封的藥物輸送系統(tǒng)。微囊包封就是把細(xì)小顆粒獨(dú)立包裹上保護(hù)性的涂層。涂層起到分離、貯存和運(yùn)輸?shù)淖饔?以便被包裹物在預(yù)定的條件下釋放出來(lái),從而起到控制或緩釋的效果。釋放的條件取決于濕度、pH、化學(xué)結(jié)合作用,釋放的機(jī)理與保護(hù)層的構(gòu)造有關(guān),如膜的過(guò)濾性、腐蝕、破裂等。微膠囊的直徑一般在3～800μm之間,核的重量占10%～90%。被包裹的核材料種類很多,包括粘合劑、農(nóng)藥、活細(xì)胞、香水、藥劑和墨水等。膠囊外殼材料多數(shù)為有機(jī)聚合物,也有的采用脂類和蠟。現(xiàn)在,以明膠改性聚合物制造控制藥物釋放的微球和微膠囊正越來(lái)越常見(jiàn)。
(9)膠原蛋白膜
膠原蛋白不僅可以保護(hù)和促進(jìn)角膜上皮細(xì)胞的生長(zhǎng),而且還可作為“藥膜”,使在結(jié)膜囊內(nèi)的藥物逐漸釋放入眼內(nèi),從而在短時(shí)間內(nèi)在眼內(nèi)達(dá)到較高濃度,并維持較長(zhǎng)時(shí)間,還可減少藥物的毒性,具有廣闊的發(fā)展前景。
盡管膠原蛋白以其優(yōu)良的性質(zhì)得到重視,但其不可避免的弱點(diǎn)也限制了它的應(yīng)用。如膠原蛋白具有天然材料共有的弱點(diǎn):物理機(jī)械性能差,其生物降解性在某些應(yīng)用上也是一個(gè)弱點(diǎn)。而合成材料盡管其力學(xué)性能良好并且性能穩(wěn)定,但生物相容性普遍較差。因此產(chǎn)生了“復(fù)合材料”的概念,即制備膠原蛋白-高分子復(fù)合材料,使其同時(shí)具有2種材料的共同優(yōu)點(diǎn),取長(zhǎng)補(bǔ)短,從而向?qū)崿F(xiàn)發(fā)展“理想”的生物材料的目標(biāo)邁進(jìn)了一步,并將為醫(yī)用生物材料的變革性發(fā)展提供廣闊的前景。
二、我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)需求量 分析 及預(yù)測(cè)
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)需求量 分析 及預(yù)測(cè)表
單位：噸
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)需求量
分析
及預(yù)測(cè)圖
單位：噸
第四節(jié) 膠原蛋白消費(fèi)狀況 分析 及預(yù)測(cè)
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)消費(fèi)量
分析
及預(yù)測(cè)表
單位：噸
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)消費(fèi)量
分析
及預(yù)測(cè)圖
單位：噸
第五節(jié) 膠原蛋白價(jià)格趨勢(shì) 分析
面臨龐大的市場(chǎng)，資源與商品實(shí)為奇缺，供需矛盾日顯突出而尖銳，我國(guó)在過(guò)去幾年的膠原蛋白產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格與日攀升。預(yù)測(cè)十幾年內(nèi)商品膠原蛋白僅能少量供應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍呈求大于供的趨勢(shì)，而且價(jià)格漲勢(shì)明顯，不會(huì)有大的波動(dòng)。
第六節(jié) 膠原蛋白進(jìn)出口量值 分析
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)進(jìn)口 分析 及預(yù)測(cè)表
單位：噸
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)進(jìn)口
分析
及預(yù)測(cè)圖
單位：噸
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)出口
分析
及預(yù)測(cè)表
單位：噸
2003-2010年我國(guó)膠原蛋白市場(chǎng)出口
分析
及預(yù)測(cè)圖
單位：噸
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