胶原蛋白( collagen) 是人体和脊椎动物的主要结构蛋白，目前已经确认有 25 种类型。胶原蛋白的三螺旋构象是其理化性质和生物学活性的基础，因而具有较好的生物相容性和生物可降解性。胶原蛋白医疗器械产品如胶原蛋白植入剂、胶原蛋白海绵、胶原蛋白补片等其主要成分或全部成分是胶原蛋白，在医疗及美容等众多产业中的应用和经济地位正愈加凸显。

 

常见的胶原蛋白产品中的胶原蛋白类型主要为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅺ型。胶原蛋白产品按胶原蛋白的来源分为动物胶原蛋白产品、人胶原蛋白产品及重组胶原蛋白产品。动物胶原蛋白多是以动物组织等异种材料为主，它们普遍存在异种组织排斥反应、免疫反应和抗体形成等安全隐忧。重组胶原蛋白和天然胶原蛋白在氨基酸序列及翻译后修饰方面和天然人胶原有显著的差别，近年来已被广泛研究，但临床安全性还有待进一步证实。从人胎盘提取的人胶原蛋白安全性好且应用价值高，但人源胶原蛋白仍存在纯度不高、生产周期长、来源有限、收率低、难以工业化制备及伦理风险等问题。

 

胶原蛋白产品的研发也在高速地开展，显示出巨大的市场潜力，这其中包括胶原蛋白纯度、毒性、杂蛋白等在内的质量安全控制仍是影响其在各产业发展的重要因素之一。国家药品监督管理局把胶原蛋白产品相关标准体系建设作为监管科学研究重点专项，因此总结概括胶原蛋白产品的质量和安全相关的检测和评价方法，对于产品的质量控制具有重要的意义。

 

胶原蛋白产品的应用与标准化现状

 

近年来，胶原蛋白产品的市场持续扩大，在各行各业都有不同程度的应用。其中，胶原植入剂在医疗美容领域稳步发展，已成为医美界新宠。胶原蛋白植入剂在临床上常通过颜面的真皮层和/或皮下注射，替换减少或变性了的天然胶原蛋白纤维来矫正面部的轮廓和外形，可立即起到支撑凹陷皮肤的作用，并且随着体内自身正常结缔组织的不断形成，最终可达到满意的淡化皱纹和瘢痕的效果。早在1981年，FDA就批准了第一个注射用填充剂牛胶原蛋白产品，并在临床上开始使用。2015批准的行业标准YY 0954《无源外科植入物 Ⅰ型胶原蛋白植入剂》规定了Ⅰ型胶原蛋白植入剂的技术要求和检验方法，还对产品材料、检验方法、制造和包装等做了具体说明，同时考虑了植入剂的安全性因素。

 

早在2014年，美国材料和试验协会就发布了关于胶原产品及其相关的胶原－细胞相互作用表征和标准化指南，旨在提供特性、性能、试验方法和标准化方法，以识别特定的胶原聚合物配方和使用这些配方生产的相关自组装胶原基产品。国家药品监督管理局先后发布了YY/T 1453—2016《组织工程医疗器械产品 Ⅰ型胶原蛋白表征方法》、YY/T 1805《组织工程医疗器械产品胶原蛋白》、YY/T 1849—2022《重组胶原蛋白》等胶原蛋白相关行业标准。此外，2019还发布了《医用胶原类产品的表征和质量评价技术共识》。但胶原蛋白相关的新型医疗器械产品的开发速度快，产业发展迅猛，很多产品的标准化研究工作还处于起步阶段，与新产品的发展速度之间存在一定的滞后，存在大量的空白地带，需要结合实际做大量的工作，如目前与胶原蛋白补片相关的行标YY/T 1788—2021《外科植入物动物源性补片类产品通用要求》于2022年9月才开始实行。伴随标准化工作的推进、相关标准的不断出台，行业的规范性才能逐渐提升。

 

质量评价研究

 

2.1 类型和鉴别

SDS-PAGE：简单可靠，但可能需要与其他方法结合以提高专属性。

ELISA：可定量区分不同类型的胶原蛋白，但可能需要特定的抗体。

氨基酸分析：对羟脯氨酸的测定对样品处理要求高，但操作简便。

三螺旋结构分析（DSC、TEM、CD）：DSC不能检测到三螺旋结构在特定温度的吸收峰，表明无三螺旋结构；TEM提供直观的图像信息；CD对三螺旋结构的定量分析快速简便。

 

2.1.1 氨基酸分析

紫外分光光度计法：重复性好，处理快，适用于大量样品；但可能受其他氨基酸影响。

氨基酸分析仪法：操作简便，不受其他氨基酸影响，适用于精密测定。

 

2.1.2 三螺旋结构分析

DSC：不能检测到特定温度的吸收峰，表明无三螺旋结构，但可能对样品的制备要求较高。

TEM：直观显示周期性横纹区带，但成像技术可能较为复杂。

CD：快速简便，能进行含量的相对定量分析，但可能受样品纯度和浓度的影响。

 

2.2 蛋白质含量分析

羟脯氨酸分析法：测定羟脯氨酸含量以推算胶原蛋白含量，但水解和衍生过程复杂。

体积排阻高效液相色谱法：专属性强、准确度高，但可能需要特定的色谱条件。

天狼星红染色比色法：简便，但可能不适用于所有类型的胶原蛋白。

 

2.2.1 杂蛋白含量分析

SDS-PAGE法：检测杂蛋白，但可能需要特异性胶原蛋白酶处理。

2.2.2 胶原蛋白含量分析

HPLC-MS：准确度高，操作简便，但设备成本可能较高。

 

2.2.3 总蛋白含量分析

凯氏定氮法：基于含氮量计算蛋白质含量，但可能受样品处理和分析条件的影响。

BCA法：灵敏度高，不易受干扰，但可能需要特定的试剂。

 

2.3 重金属检测

硫代乙酰胺或硫化钠显色法：操作简便，但可能对某些重金属的检测不够灵敏。

原子吸收法、原子荧光光谱法：经典方法，但可能需要复杂的样品前处理。

ICP-MS：线性范围宽，同步分析多种元素，但设备成本和操作复杂性较高。

 

总结与展望

 

虽然不同来源或不同用途的胶原蛋白医疗器械产品在质量控制上会有差异，但本文重点列举的胶原蛋白类型和鉴别、蛋白含量测定和重金属检测等指标均是评价其安全有效的关键指标。胶原蛋白产品质量评价的关键点就是胶原蛋白的鉴别，胶原蛋白含量和杂蛋白含量分析，难点在于胶原蛋白含量的测定，主要由于不同来源的胶原蛋白，其羟脯氨酸含量不同，确定羟脯氨酸和胶原蛋白之间的转换系数是个重要难点。胶原蛋白的质量评价方法需进一步探索，其他成分的添加量及产品其他性能等问题仍需研究，还应在该类产品的质量控制中引入更先进的分析手段，研究和制备各类胶原蛋白标准物质，完善胶原蛋白类产品的评价技术和方法。同时相关监管部门应制定更加完善的质量评价标准来实现对各种类型、各个来源产品的监管，有效的质量控制管理才能使相关产业不断进步。

 

本文内容摘要自《胶原蛋白医疗器械产品的质量评价研究现状》

作者：刘璟 刘子琪 陈卓颖 丁黎 付步芳（中国食品药品检定研究院 中国药科大学 华南理工大学）

期刊：北京生物医学工程. 2024,43(03)

 

来源：医美时讯

关键词： 胶原蛋白医疗器械