近年来，胶原蛋白优异的生物学特性引起了人们的广泛关注。Ⅰ型胶原蛋白是目前研究最多，且被研究较为透彻的一类胶原蛋白。Ⅰ型胶原蛋白约占总胶原蛋白的80%，是胶原蛋白中含量最多的一种，在人真皮中含量丰富。Ⅰ型胶原蛋白在皮肤和骨中具有最突出的功能作用[1]。在皮肤中，Ⅰ型胶原蛋白占皮肤细胞质基质的80%～85%，骨组织中有90% 以上的Ⅰ型胶原蛋白和少量的Ⅴ型胶原蛋白。肌腱由70% 的水和30% 的干物质组成，其中干物质的60%～80% 为Ⅰ型胶原蛋白，2%为弹性蛋白。因此，对Ⅰ型胶原蛋白的研发具有重大社会经济效益[2]。本文以Ⅰ型胶原蛋白为研究对象，详细介绍了Ⅰ型胶原蛋白的构造、提取方法和应用，以期在未来实现Ⅰ型胶原蛋白的高效应用和大规模制备。
1 胶原蛋白
胶原蛋白又称胶原，是天然的高分子蛋白质，生物材料领域中极具价值的天然聚合物之一，占人体总蛋白质含量的25%～30%[3]。普通的蛋白质一般是双螺旋结构，但胶原蛋白具有由三条肽链相互缠绕而成的三螺旋稳定结构[4]。胶原蛋白作为生物体内的主要蛋白质，对维持细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的生物结构完整性具有重要意义[5]。
胶原蛋白的类型由胶原结构、非螺旋结构域、组装功能和剪接变异体的复杂性和多样性决定。由于大多数胶原蛋白都可以在细胞外基质成分的诱导下自组装或聚集成胶原蛋白超分子聚集结构，胶原蛋白可以根据其不同的超分子空间构象进行分类。胶原蛋白在结构和功能上多样而复杂，胶原蛋白家族进一步分为8 个亚家族，根据其纤维结构，胶原蛋白可分为原纤维胶原、锚定型胶原、网络结构型胶原、跨膜型胶原以及带有间断三螺旋的原纤维相关型胶原（fibril associated collagens with interrupted triple helices，FACIT）[6]。人类胶原蛋白90% 以上的胶原蛋白类别是原纤维胶原蛋白，包括Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅴ型和Ⅺ型。原纤维胶原蛋白可以排列形成巨大的原纤维，原纤维成分有助于提供拉伸强度，保持组织的稳定性和结构的完整性[7]。Ⅳ型在基膜中形成交织网络，而Ⅵ型形成微纤维，Ⅻ型形成锚定原纤维。FACIT 胶原的Ⅸ、Ⅻ、ⅩⅣ、ⅩⅨ、ⅩⅩ和Ⅻ型与较大的作为分子桥支持ECM 组织的胶原纤维相连。胶原蛋白的分类具体见表1。
表1 胶原蛋白的分类
Table 1 The classification of collagen
类型ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅩⅢⅩⅣⅩⅤⅩⅥⅩⅦⅩⅧⅩⅨⅩⅩⅩⅪⅩⅫⅩⅩⅢⅩⅩⅣⅩⅩⅤⅩⅩⅥⅩⅩⅦⅩⅩⅧⅩⅩⅨ分类原纤维胶原蛋白原纤维胶原蛋白原纤维胶原蛋白网状结构胶原蛋白原纤维胶原蛋白网状结构胶原蛋白锚定胶原蛋白网状结构胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白网状结构胶原蛋白原纤维胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白跨膜胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白内皮抑素相关胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白跨膜胶原蛋白内皮抑素相关胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白跨膜胶原蛋白原纤维胶原蛋白跨膜胶原蛋白原纤维相关胶原蛋白原纤维胶原蛋白亚基构成α1[Ⅰ]2α2[Ⅰ]α1[Ⅱ]3 α1[Ⅲ]3 α1[Ⅳ]2α2[Ⅳ]、α3[Ⅳ]α4[Ⅳ]α5[Ⅳ]、α5[Ⅳ]2α6[Ⅳ]α1[Ⅴ]3、α1[Ⅴ]2α2[Ⅴ]、α1[Ⅴ]α2[Ⅴ]α3[Ⅴ]α1[Ⅵ]α2[Ⅵ]α3[Ⅵ]、α1[Ⅵ]α2[Ⅵ]α4[Ⅵ]α1[Ⅶ]2α2[Ⅶ]α1[Ⅷ]3、α2[Ⅷ]3、α1[Ⅷ]2α2[Ⅷ]α1[Ⅸ]α2[Ⅸ]α3[Ⅸ]α1[Ⅹ]3 α1[Ⅺ]α2[Ⅺ]α3[Ⅺ]α1[Ⅻ]3 α1[ⅩⅢ]3 α1[ⅩⅣ]3 α1[ⅩⅤ]3 α1[ⅩⅥ]3 α1[ⅩⅦ]3 α1[ⅩⅧ]3 α1[ⅩⅨ]3 α1[ⅩⅩ]3 α1[ⅩⅪ]3 α1[ⅩⅫ]3 α1[ⅩⅩⅢ]3 α1[ⅩⅩⅣ]3 α1[ⅩⅩⅤ]3 α1[ⅩⅩⅥ]3 α1[ⅩⅩⅦ]3 α1[ⅩⅩⅧ]3 α1[ⅩⅩⅨ]3分布真皮、骨骼、肌腱、韧带软骨、玻璃体皮肤、血管、肠基底膜骨、真皮、角膜、胎盘骨、软骨、角膜、真皮真皮、膀胱真皮、大脑、心脏、肾脏软骨、角膜、玻璃体软骨软骨、椎间盘真皮、肌腱内皮细胞、真皮、眼睛、心脏骨、真皮、软骨毛细管、睾丸、肾脏、心脏真皮、肾脏上皮半桥粒基底膜，肝脏基底膜角膜胃、肾脏结缔组织心脏、视网膜骨、角膜脑、心脏、睾丸卵巢、睾丸软骨真皮、坐骨神经表皮、肺、小肠、结肠、睾丸
2 I型胶原蛋白的结构及其理化性质
2.1 Ⅰ型胶原蛋白的结构
胶原蛋白的分子结构由3 条多肽α 链组成，形成三重螺旋[8]。每条α 链最初是左旋对称，然后被构造成右旋三螺旋。胶原蛋白的三螺旋可以由相同的α 链（同三聚体）或不同的α 链（异三聚体）形成[9]。Ⅰ型、Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅵ型、Ⅸ型和Ⅺ型胶原为异源三聚体，而Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅻ型、Ⅷ型和Ⅹ型胶原均为同三聚体[10]。右旋螺旋结构的每条链由Gly-X-Y 的重复序列组成，其中X 和Y 通常分别指脯氨酸或羟脯氨酸[11]，Ⅰ型胶原蛋白的结构基元见图1。Gly 残基在三重螺旋中形成一个中心轴，将其他X 和Y 残基定位在螺旋表面，从而使它们易于进行结合，这种刚性杆状结构通过链间N-H（Gly）··O=C（x）氢键和静电相互作用进一步增强。
图1 I型胶原蛋白的结构基元
Fig.1 Structural motifs of type I collagen
不同的多肽链组合使得胶原蛋白形成不同的特性。在Ⅰ型胶原蛋白中，α 链多肽由两条精确的α-1链和一条α-2 链组成，每条多肽链分子量约为100 kDa，由1 052 个氨基酸残基组成，连接成三螺旋，使其成为异三聚体α1[Ⅰ]2α2[Ⅰ]。胶原三螺旋相互作用并组装成微纤维，主要通过氢键稳定，产生超分子结构。胶原微纤维组装成原纤维胶原的超分子复合物，根据组织或器官包含原纤维的位置形成具有不同直径的伸长的胶原纤维。一般来说，Ⅰ型胶原蛋白构象的超分子结构具有67 nm 的重叠带，每个分子的长度为35～500 nm，这取决于连续大分子之间的定位和40 nm的间隙[12]。这种高度有序的三螺旋结构为胶原蛋白的结构和功能稳定奠定了基础。
2.2 Ⅰ型胶原蛋白的结构表征及理化性质
通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）可以分离复杂蛋白质混合物的单个组分，是目前较为广泛使用的蛋白质鉴定技术，该技术通常用于与质谱鉴定或免疫测试相关的蛋白质的分级和定量。采用SDS-PAGE 可分析Ⅰ型胶原蛋白的相对分子质量及其分布，Ⅰ型胶原蛋白由b（250 kDa）、α1（130 kDa）、α2（125 kDa）组成[13]；圆二色谱（circular dichroism，CD）可以用来表征Ⅰ型胶原蛋白的三螺旋结构，能直接、简便、快捷、灵敏地检测三股螺旋的完整性。Ⅰ型胶原蛋白会在222 nm 和197 nm 左右出现强烈的正吸收峰和负吸收峰[14]；傅立叶变换红外光谱（Fourier-transform infrared spectroscopy，FTIR）是一种常用的蛋白质结构分析技术，通常用于对蛋白质二级结构的表征。通过特征官能团的吸收峰的位移变化和强度变化，能够推测蛋白质的构象变化。Ⅰ型胶原蛋白的傅立叶变换红外光谱酰胺带特征吸收峰明显，峰值强度在1 450 cm-1 和1 235 cm-1 范围通常表明胶原蛋白的螺旋结构，酰胺A 在3 350 cm-1 的较高峰值强度可归因于Ⅰ型胶原，在1 632 cm-1 的峰值强度表明胶原结构的高级排列，即β-片层和三螺旋结构[15]；胶原的肽链中含有的—C 
O、—COOH、—CONH2 都是生色基团，可以在近紫外区检测到吸收峰，Ⅰ型胶原蛋白的最大紫外吸收峰约在226 nm 附近[16]。
利用氨基酸分析仪可以测定蛋白质的水解液以及大多数游离氨基酸的成分含量。Ⅰ型胶原蛋白中的甘氨酸大约占据氨基酸总量的1/3，羟脯氨酸的含量在8%～10%，羟脯氨酸和脯氨酸的比例大约在0.7～0.8[17]；胶原蛋白的热变性是一个连续且不可逆的过程，与其独特的三螺旋结构的展开有关。Ⅰ型胶原蛋白的热稳定性通常根据其变性温度（denaturation temperature，Td）来描述，Td 表示胶原蛋白的三螺旋结构分解成随机螺旋的温度。变性温度与热稳定性成正比，变性温度越高，胶原蛋白的结构热稳定性越高。使用差示扫描量热法（differential scanning calorimetry，DSC）可以测定Ⅰ型胶原蛋白的热稳定性[18]；溶解性是Ⅰ型胶原蛋白的重要功能性质之一，胶原蛋白的溶解性表示胶原蛋白在溶液中所能溶解的最大程度，当溶液处在等电点时，胶原蛋白的溶解性最小，远离等电点时，胶原蛋白的溶解性增大[19]；黏度可以用来评价胶原蛋白的质量优劣，溶液的温度、pH 值、浓度、储存时间等因素都会引起Ⅰ型胶原蛋白的黏度变化；乳化性是指蛋白质将油和水结合并形成均匀分散体系的性能，乳化稳定性是指乳化液保持稳定状态，并且不出现两相分层现象的性能。胶原蛋白的乳化性和乳化稳定性都随着胶原蛋白的浓度增加而增大，Ⅰ型胶原蛋白的乳化性能使其在食品中的应用非常广泛；胶原蛋白还具有凝胶特性，在80 ℃下将水和胶原蛋白长时间加热处理，胶原蛋白会变成明胶，并且这种特性是可逆的，在温度升高后，凝胶会恢复成溶液[20]。
3 I型胶原蛋白的提取方法
3.1 盐析法
盐析法是较早用来提取胶原蛋白的方法之一，胶原蛋白和其他蛋白质一样，可溶于盐，因此可以使用氯化钠、三羟甲基氨基甲烷盐酸盐和柠檬酸盐等中性盐溶液来提取可溶性胶原蛋白。溶液中的盐离子会中和胶原蛋白分子的表面电荷，减少胶原蛋白纤维之间的静电相互作用，并逐渐产生沉淀。当盐浓度小于1.0 mol/L 时，可用于溶解Ⅰ型胶原，而浓度大于1.0 mol/L 时最适合沉淀Ⅰ型胶原[21]。需要注意的是，动物组织中的胶原蛋白具有高度纤维性和交联性，如果原料尚未经过适当的预处理，可能会限制蛋白质的沉淀。秦玉青等[22]通过盐析法从鱿鱼皮中提取Ⅰ型胶原蛋白，通过对提取工艺的优化，胶原蛋白得率达到63.8%。
3.2 酸法提取
酸法提取胶原蛋白是较为常用的方法之一，有机酸和无机酸都能够裂解分子间的离子键和席夫碱。在酸性条件下，胶原蛋白分子会带更多的正电荷，并且正电荷通过在胶原分子之间产生排斥而促进它们的溶解。酸水解可以使用乙酸、乳酸和柠檬酸等有机酸以及盐酸等无机酸。使用有机酸来进行酸水解时提取效率会更高，因为它们可以溶解未交联的胶原蛋白，以及破坏链间交联，从而获得更高的可溶性产率[23]。Kuwahara 等[24]通过向醋酸溶液中鼓泡通入3 种不同气体（O2、CO2 和O3）的超细气泡，从罗非鱼鱼鳞中提取Ⅰ型胶原蛋白。结果表明，在0.1 mol/L 乙酸溶液中使用CO2 超细气泡能够以相对高的产率（1.58%）获得Ⅰ型胶原蛋白。
3.3 碱法提取
碱法提取胶原蛋白也是基于化学水解，两种常用的碱性溶液是氢氧化钠或氢氧化钾。碱具有很强的水解能力，可以通过作用于胶原纤维来水解蛋白质，该过程可能需要几天到几周[25]。因为它更具侵袭性的渗透，导致丝氨酸、半胱氨酸、组氨酸和苏氨酸等氨基酸可能由于极端的提取条件而被破坏，这种方法更适合于像皮革废料这样较厚的材料，使材料膨胀并分解非胶原物质[26]。温慧芳等[27]以鮰鱼皮为原料，利用Ca（OH）2 溶液来提取胶原蛋白。研究结果显示碱法提取的胶原蛋白为多肽的形式，胶原蛋白的结构表现为多孔状的网络结构。
3.4 酶法提取
酶解可用于分解交联键，产生氨基酸完整的生物活性胶原蛋白。胃蛋白酶、胰蛋白酶和木瓜蛋白酶是最常用的用于胶原蛋白提取的酶，这些酶通过从原胶原分子中切割氨基端肽来破坏胶原蛋白的交联键，从而使其溶解。其中，动物来源的胃蛋白酶是使用最广泛的酶，胃蛋白酶能够在氨基末端的3/4 位置切割胶原蛋白的非螺旋肽链，因此胶原蛋白的螺旋肽链保持不变[28]。王晴等[29]以罗非鱼鱼皮为材料，使用醋酸和胃蛋白酶分别提取胶原蛋白，并对其理化特性进行比较分析。结果表明酶溶性胶原蛋白吸油性优于酸溶性胶原蛋白，且有很好的保水性和溶解性。
3.5 超声辅助提取方法
近年来，超声波处理被广泛研究以提高胶原蛋白的提取率。超声波是一种高频声波（20 kHz），通过形成和塌陷空化气泡来工作，空化气泡会导致高剪切力，从而使产品表面分解。超声波的空化效应和机械剪切力使蛋白质分子内部的基团暴露出来，促进底物与酶的结合。超声处理方法是非侵入性和非破坏性的，因此胶原的分子结构保持完整，可以提取出质量更好的蛋白质。常规胶原蛋白分离方法辅以超声处理，可以提高胶原蛋白的得率，缩短提取时间，改善其功能特性[30]。李根等[31]采用超声辅助技术提取鲵皮中的胶原蛋白，并通过响应面法对提取工艺进行优化，胶原蛋白的提取率达到了（37.36±2.61）%。
3.6 复合提取方法
由于单一的提取方法有一定的缺陷，在胶原蛋白提取的过程中，常常将不同的提取方法结合起来，以达到在保持胶原蛋白三螺旋结构的同时尽可能提高胶原蛋白的提取率。例如酶法提取常与酸法提取胶原蛋白结合使用，以提高产率并缩短反应时间。Duan 等[32]使用醋酸和固定化胃蛋白酶提取的牛皮胶原蛋白保留了其完整的三螺旋结构。温庆仕等[33]利用醋酸和胃蛋白酶结合从乌鳢鱼皮中提取胶原蛋白，提取率可达到51.2%。
Ⅰ型胶原蛋白提取方法优缺点见表2。
表2 I型胶原蛋白提取方法优缺点
Table 2 Advantages and disadvantages of type I collagen extraction methods
方法盐析酸法提取碱法提取酶法提取超声辅助提取优点工艺简单，对胶原结构的影响较小胶原纯度高，能较好保持三螺旋结构反应速度快，反应彻底，较高的蛋白回收率产率高，对胶原蛋白结构的破坏率小，无环境污染反应速度快，产率高，胶原分子结构保持完整，产生了优异的稳定性和功能性缺点工艺不稳定，提取率低，纯度低产率较低，设备腐蚀严重，对反应条件控制要求高胶原部分肽键水解，破坏超螺旋结构，存在消旋转变风险成本较高对条件控制要求高
4 I型胶原蛋白的功能及应用
Ⅰ型胶原蛋白在食品工业、美容保健和生物医学等领域都有广泛的应用[34]。胶原蛋白既能减少黑色素的产生，又能提高皮肤的保水能力，达到美容抗老的功效。胶原蛋白因氨基酸含量丰富，也常常被用来添加在保健品中。胶原蛋白在经过修饰改性后，能够具有抗氧化和抗菌的性质，可以作为食品添加剂，从而达到食品保鲜的功效。基于胶原蛋白较好的成膜性，胶原蛋白可以用来制作肠衣、可食用膜和涂层等[35]。胶原蛋白还可用作膏剂、胶原海绵药物载体、创伤敷料等医用产品。
4.1 在食品领域的应用
4.1.1 食品保健
在全球范围内，高血压是中风和心血管疾病的主要诱因。血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme，ACE）在血压调节中具有中枢作用，ACE 将血管紧张素Ⅰ转化为血管紧张素Ⅱ，从而升高血压并催化缓激肽降解。通过抑制ACE，可使血管紧张素Ⅱ的数量减少，同时可增加缓激肽的数量，从而产生降压效应[36]。牛、猪和兔等肉制品和鳕鱼、鲣鱼、金枪鱼、鲑鱼、鲨鱼和沙丁鱼等鱼类的胶原蛋白水解物均显示出ACE 抑制活性，具有预防高血压的潜力[37]。Zhang等[38]通过对牛胶原蛋白进行预处理（煮沸或高压处理），然后用6 种蛋白酶水解，测定水解产物的水解度（degree of hydrolysis，DH）和ACE 抑制活性，证实胶原蛋白是释放强效ACE 抑制肽的良好底物。通过适当的预处理和酶处理，动物加工厂产生的富含胶原蛋白的副产品可能会转化为有价值的生物活性肽。
4.1.2 食品包装
胶原蛋白具有优异的成膜能力、良好的生物降解性、无毒性和食用性，在食用食品包装中发挥着重要作用[39]。Bhuimbar 等[40]开发了基于胶原蛋白-壳聚糖的可食用和具有抗菌活性的食品包装薄膜，该薄膜对各种食源性病原体具有优异的抗菌效果。Tang 等[41]通过漆酶将5 种酚酸氧化为活性醌类化合物。然后用醌类化合物对胶原蛋白膜进行改性，酚酸的引入赋予胶原蛋白膜良好的抗氧化和抗菌能力，可安全用于食品包装。
4.1.3 食品添加剂
胶原蛋白在食品工业中被广泛用作乳化剂。Zhao等[42]通过研究发现，Ⅰ型胶原蛋白本身具有良好的乳化特性，适合的NaCl 浓度和热处理可以通过改变Ⅰ型胶原蛋白的结构和分子构象来提高其乳化活性指数（emulsifying activity index，EAI）。胶原蛋白已经被作为脂肪替代品和营养增强剂用于食品工业。来自鱼废弃物的海洋胶原蛋白肽可以用来制作饼干强化剂以增加蛋白质和提高抗氧化能力[43]。沙丁鱼鳞胶原蛋白可以用来制作运动营养产品[44]。食用鲨鱼软骨补充剂可以减少关节疼痛和缓解关节炎[45]。
4.2 在化妆品领域的应用
4.2.1 皮肤保湿
胶原蛋白是天然的保湿剂，具有与水结合的能力，增强皮肤的水合作用和弹性[46]。Berardesca 等[47]开发了一种含有水解胶原蛋白的保湿乳液，经40 名敏感皮肤女性受试者早晚使用，结果表明受试者的皮肤光滑度和克度以及屏障功能均有显著改善，水解胶原蛋白可以通过调节细菌增殖，减轻敏感皮肤的症状。Xhauflaire-uhoda 等[48]研究了含有源自藻类和鱼类胶原蛋白的化妆品对皮肤水合作用和紧致度的影响。与不含胶原蛋白的乳膏相比，使用含从藻类和鱼类中提取的胶原蛋白的乳膏有更高的水化值。Alves 等[49]使用富含Ⅰ型胶原蛋白的鲑鱼和鳕鱼来研究海洋胶原蛋白作为化妆品配方成分的保湿性质，评估发现，鳕鱼胶原蛋白显示出良好的保湿效果，对皮肤没有刺激迹象。
4.2.2 抗衰老
人的皮肤由表皮层和真皮层组成。胶原蛋白存在于皮肤结构的真皮层中。大量科学研究表明，胶原蛋白可通过恢复皮肤弹性来抗衰老。Evans 等[50]将10 g胶原蛋白粉末溶解在100 mL 水中，让受试者每天早上空腹服用，12 周后的结果显示受试者面部两侧皱纹评分有所改善。Mejía-calvo 等[51]研究发现使用胶原蛋白面膜8 min 后，皮肤质量有所改善。Ito 等[52]研究发现口服海洋胶原肽可以改善皮肤皱纹和弹性。Han 等[53]研究发现，从海星中提取的低分子量胶原蛋白通过减少紫外线照射引起光老化细胞中基质金属蛋白酶的表达而具有优越的抗衰老作用，适用于抗衰老化妆品配方。
4.3 在生物医药领域的应用
4.3.1 肌腱修复
近年来，胶原蛋白被作为一种天然的生物资源被广泛应用于医学领域生物材料的制备。肌腱由一小部分细胞（肌腱细胞）组成，这些细胞合成并支持细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的维持。形成原纤维的Ⅰ型胶原蛋白是负责细胞外基质（ECM）拉伸强度的主要成分。沿肌腱张力轴排列的胶原纤维融合在一起形成较大的单位，即纤维和纤维束。胡兴峰等[54]发现，损伤肌腱内源性愈合过程中，应用Ⅰ型胶原蛋白生物膜材料能够明显提升愈合效果。查朱青等[55]研究发现，Ⅰ型牛胶原蛋白生物膜既能有效降低粘连发生率，又能增强损伤肌腱愈合的生物力学特性。在组织工程方面，Ⅰ型胶原蛋白支架在损伤肌腱修复及预防术后粘连上也具有广阔的应用前景。
4.3.2 眼生物工程
虽然胶原蛋白在皮肤中不透明，但在角膜和眼睛的晶状体中具有透明度。Ⅰ型胶原蛋白是在角膜和晶状组织中发现的一种主要胶原，能够提供结构和透明度，这对清晰的视力极为重要[56]。在角膜中，Ⅰ型胶原蛋白占角膜角化细胞原纤维胶原的80%～90%，角膜基质主要由Ⅰ型胶原蛋白原纤维组成，这些原纤维具有较小的直径和规则的纤维间距，它们组织成约300 个正交排列的薄片，可以支持组织的透明度[56]。Ⅰ型胶原蛋白原纤维对透明角膜组织的细胞附着和生长以及营养扩散至关重要。由于Ⅰ型胶原蛋白在角膜基质中的丰富性，Ⅰ型胶原蛋白已经成为一种受欢迎且用途广的生物材料，被开发用于替代患者角膜层。
4.3.3 肿瘤治疗
胶原蛋白在形成特定的细胞外微环境中也起到主要作用，这些微环境对于维持细胞的完整性及传递细胞外信号非常关键[57]。大量研究表明，Ⅰ型胶原蛋白在膀胱癌、胰腺癌、肺癌、食管癌中均有过表达，对癌症细胞增殖和迁移有显著促进作用[58]。Fang 等[59]通过研究，提出了癌细胞内源性产生Ⅰ型胶原的新概念。通过抑制Ⅰ型胶原蛋白，发现癌源性Ⅰ型胶原可以通过调节细胞外基质（ECM）促进肿瘤克隆形成，促进癌细胞黏附。这些发现为癌症衍生的Ⅰ型胶原在癌症发生中的作用及其在癌症治疗中的临床价值提供了新的见解。癌细胞产生的Ⅰ型胶原是提高癌症诊断和治疗水平的一个有前景的靶点。
5 存在的问题及展望
胶原蛋白可以从牛和猪的骨、腱和结缔组织中以及鸡皮和鸭皮中提取。尽管有丰富的动物来源，但由于牛海绵状脑病（bovine spongiform encephalopathy，BSE）、传染性海绵状脑病（transmissible spongiform encephalopathy，TSE）、口蹄疫（foot and mouth disease，FD）、疯牛病、禽流感这样的动物疫病爆发，以及一些禁止使用这些动物的文化和宗教团体的限制，来源于动物的胶原蛋白使用量已减少。海洋来源的胶原蛋白因其可用性、易加工技术、安全性、环境友好的提取过程、较少的宗教和伦理障碍和优异的生物相容性而受到越来越多的关注。但尽管来自海洋的胶原蛋白被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）宣称为普遍安全的且无传播疾病风险的，仍有一些证据证明在不到1% 的普通人群中，鱼产品可引发过敏反应[60]。
我国在胶原蛋白的提取工艺和宏观物理性质方面进行了大量研究，但对高纯度、高产量、智能化、封闭式连续生产胶原蛋白的研究却不多。需要加快科技转化，将研究发展至工业化生产中。
胶原蛋白具有巨大的发展前景，未来可以加强对胶原结构关系、基因及其表达、序列调控、特定过程等方面的研究，利用基因重组技术生产高纯度胶原产品，满足未来对生物、医学等领域的需求。
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