胶原蛋白材料

本书全面介绍了有关胶原蛋白和胶原基材料的基础知识和应用实例，尤其对重组胶原蛋白在分子设计生产及其在生物医药和组织工程等领域中应用的研究进展作了详细论述。本书在力求全面、系统地反映胶原蛋白材料相关基础知识技术以及国内外研究进展的同时，着重介绍了重组胶原蛋白的生物制造技术，以及具有良好生物学相容性的重组胶原材料在生物医学领域中应用的研究进展。

《胶原蛋白材料》是“优选化工材料关键技术丛书”的一个分册。本书全面介绍了有关胶原蛋白和胶原基材料的基础知识和应用实例，尤其对重组胶原蛋白在分子设计生产及其在生物医药和组织工程等领域中应用的近期新研究进展作了详细论述。全书分为两部分。第一～七章对构建生物材料所用的胶原的特征与类型、降解、性质与鉴定进行详细论述，对生物法合成的重组胶原蛋白的发展、分类、特点及表征进行概述，重点介绍了重组胶原蛋白的生物制造过程。第八章和第九章为重组胶原材料的构建方法及其在生物医用材料领域的应用，主要内容包括重组胶原材料的修饰、交联方法与制备技术，重组胶原基生物医用材料的生物功效及其生物相容性等。本书在力求全面、系统地反映胶原蛋白材料相关基础知识以及国内外近期新研究进展的同时，着重介绍了重组胶原蛋白的生物制造技术，以及具有良好生物相容性的重组胶原材料在生物医学领域中应用的近期新研究进展。
《胶原蛋白材料》可供生物、医药、化工、材料等相关领域的科研人员和工程技术人员使用，也可供相关专业的师生参考与阅读。

范代娣，西北大学二级教授、博士生导师，西北大学化工学院院长、生物医药研究院院长，国家重点研发计划首席科学家，生物材料国家地方联合工程研究中心主任，陕西省生物材料与发酵工程“四主体一联合”工程中心主任，陕西省可降解生物医用材料重点实验室主任，陕西省化工学会生物化工专业委员会主任。曾入选首届中国化工学会会士、“国家特支计划”领军人才、新世纪“百千万人才工程”重量人选、国务院特殊津贴专家、全国三八红旗手、科技部“创新人才推进计划”、陕西省高层次人才特殊支持计划“杰出人才”等荣誉。 主要从事生物大分子重组胶原蛋白及天然活性产物的生物制造、生物医用材料、预防医学和营养医学等方面的研究。长期开展从基础理论、原创技术、分子设计、功效发现、生物安全性实验、产品开发到产业化的全链条的研究。先后主持了国家重点研发计划、国家高技术产业化示范工程、国家“863计划”和国家自然科学基金重点项目等多项重量计划。在Biomaterials、Chemical Engineering Journal、Bioactive Materials等国际知名期刊上发表SCI论文240余篇，出版专著及教材7部。获授权发明专利75件，转让及实施22件，专利技术和相关医用产品在空军总医院、协和医院、西京医院等国内数千家医院得以广泛应用。 以第一完成人获国家技术发明奖二等奖1项（2013年）、中国专利金奖1项（2016年）、陕西省优选科学技术奖1项（2020年）、陕西省科学技术奖一等奖3项（2011年、2017年和2021年）和中国石油和化学工业联合会技术发明奖一等奖1项（2016年）。获“全国首届创新争先奖”（2017年）、“闵恩泽能源化工奖杰出贡献奖”（2015年）、中国化工学会“侯德榜化工科技成就奖”（2014年）等奖励。

第一章绪论001
第一节胶原002
第二节胶原的制备与合成003
第三节胶原的应用006
第四节技术展望007
参考文献013

第二章胶原的特征与类型015
第一节胶原的氨基酸构成016
第二节胶原的结构021
一、一级结构021
二、二级结构022
三、三级结构022
四、四级结构023
第三节胶原的类型与分组025
一、胶原的类型025
二、胶原的分组035
参考文献041

第三章胶原的合成降解、性质与分析鉴定045
第一节胶原的生物合成与降解046
一、胶原的生物合成046
二、胶原的生物降解050
第二节胶原的性质053
一、胶原的物理性质053
二、胶原的化学性质063
三、胶原的生物学性质069
第三节胶原的定量分析与鉴定070
一、胶原的定量分析方法070
二、组织中胶原的定量分析方法073
三、可溶胶原的鉴定074
参考文献079

第四章重组胶原蛋白概述081
第一节重组胶原蛋白的发展082
第二节重组胶原蛋白的分类085
第三节重组胶原蛋白的特点088
第四节重组胶原蛋白的表征089
一、重组胶原蛋白的理化性质表征089
二、重组胶原蛋白的结构表征090
参考文献094

第五章原核体系重组胶原蛋白的生物制造097
第一节重组类人胶原蛋白细胞工厂的构建098
一、重组类人胶原蛋白表达系统的构建099
二、ptsG基因敲除对表达重组类人胶原蛋白CF-5的影响103
三、分子伴侣对表达重组类人胶原蛋白CF-5的影响113
第二节重组类人胶原蛋白的发酵调控与过程优化116
一、菌株BL21CF-5生长和表达过程的优化116
二、重组类人胶原蛋白的高密度发酵研究130
第三节重组类人胶原蛋白的分离与纯化149
一、重组类人胶原蛋白的粗提149
二、重组类人胶原蛋白的纯化156
三、重组类人胶原蛋白CF-5内毒素的去除163
参考文献171

第六章真核体系重组胶原蛋白的生物制造175
第一节重组人胶原蛋白细胞工厂的构建176
一、重组人胶原蛋白基因序列的特征176
二、重组人胶原蛋白表达系统的构建178
三、重组人胶原蛋白的羟基化修饰179
四、重组人胶原蛋白表达菌株的摇瓶优化183
第二节重组人胶原蛋白的发酵调控与过程优化188
一、重组人胶原蛋白高密度发酵工艺研究188
二、重组人胶原蛋白发酵动力学建模191
第三节重组人胶原蛋白的分离纯化198
一、重组人Ⅰ型胶原蛋白α1链的分离纯化199
二、重组人Ⅲ型胶原蛋白α1链的分离纯化201
参考文献205

第七章重组胶原蛋白理化性质及生物学性质表征207
第一节重组胶原蛋白的理化性质208
一、原核体系表达的重组胶原蛋白的理化性质208
二、真核体系表达的重组胶原蛋白的理化性质211
第二节重组胶原蛋白的生物学性质215
一、重组胶原蛋白的生物学活性215
二、重组胶原蛋白对皮肤疾病的作用222
三、重组胶原蛋白与金属元素的螯合性质228
参考文献235

第八章重组胶原蛋白材料构建技术239
第一节重组胶原蛋白交联方法240
一、物理交联法240
二、化学交联法242
三、生物交联法247
四、重组胶原蛋白交联度的评价方法249
第二节重组胶原蛋白定点化学修饰方法251
一、氨基酸定点修饰251
二、其他官能团定点修饰252
第三节重组胶原蛋白材料制备技术254
一、重组胶原蛋白水凝胶材料制备技术254
二、重组胶原蛋白海绵材料制备技术256
三、重组胶原蛋白纤维材料制备技术258
四、重组胶原蛋白薄膜材料制备技术263
五、重组胶原蛋白微球与颗粒材料制备技术263
六、重组胶原蛋白涂覆材料制备技术265
七、其他胶原蛋白材料制备方法269
第四节重组胶原蛋白材料灭菌技术271
一、物理灭菌方法271
二、化学和其他灭菌方法272
三、朊病毒的灭活273
参考文献273

第九章重组胶原基生物医用材料279
第一节重组胶原蛋白水凝胶材料280
一、创伤修复水凝胶材料281
二、组织填充水凝胶材料291
第二节重组胶原蛋白骨修复材料309
一、硬骨修复材料309
二、软骨修复材料316
第三节重组胶原蛋白血管支架材料322
第四节重组胶原蛋白皮肤支架材料327
第五节重组胶原蛋白止血材料333
参考文献336

索引340