一、胶原蛋白对皮肤的影响

胶原蛋白主要以胶原纤维和弹性纤维形成独特三螺旋结构的纤维蛋白，构成人体皮肤真皮层的离体网状骨架（如图A），维持着人体皮肤的张力、弹性、坚硬度和柔软度等；胶原蛋白能维持角质层的水分含量和纤维结构，补充皮肤组织内所需要的营养物质和氨基酸，加快皮肤新陈代谢的循环速度；作为细胞外基质的主要成分，胶原蛋白可以增加细胞间的黏附作用，有利于促进皮肤的生长和修复，将水分保留在真皮层内，维持其水润性和光泽度。胶原蛋白的三螺旋结构是维持皮肤生物活性、发挥功能特性的前提，对皮肤的弹性、光泽、毛孔和水分等具有重要影响。

胶原蛋白含量及结构对皮肤的影响

随着年龄的增长，人体皮肤胶原蛋白含量减少、空间结构发生改变（如图B），进而引起皮肤胶原纤维的交联固化、细胞间粘多糖的减少、弹力纤维的断裂和脂肪萎缩，导致皮肤失去弹性、衰老暗沉、出现皱纹和色斑等一系列老化现象^[1]。

作为天然高分子材料，胶原蛋白具有抗原性低、可吸收降解、美白保湿和填充修复等特性，已被广泛用于医学整形美容领域。将三股螺旋结构的胶原蛋白注射到面部可以刺激成纤维细胞合成分泌新的胶原蛋白，促进胶原蛋白再生可修复疤痕、淡化口鼻、眉间和眼周的皱纹，使新生皮肤柔软而有弹性，使面部皮肤年轻化。

二、胶原蛋白在医学美容领域的应用

随着人们经济水平的日渐提升和对皮肤美容不断追求，胶原蛋白已经普遍应用于医学美容、整容整形和化妆品制备领域中。在医学美容领域转化的产品有动物提取的天然胶原蛋白、重组人源胶原、水解胶原等。

2.1 天然胶原蛋白

天然胶原蛋白是含有独特三螺旋结构的纤维状胶原蛋白，主要提取自猪、牛、鼠、鱼等动物的皮肤、软骨和肌腱组织。从动物组织中提取出的胶原主要为Ⅰ型纤维状胶原，Ⅰ型胶原分子由3条α肽链组成，肽链相互之间通过氢键、共价键和范德华力相互缠绕形成右手螺旋结构（如下图）。

天然胶原蛋白独特的三螺旋结构和链间氢键作用力

天然胶原蛋白的三螺旋结构赋予了独特的生物活性，有利于促进细胞粘附和迁移，促进细胞分化和增殖，促进组织修复和再生。而且三螺旋结构使得胶原蛋白具有较强的稳定性，有助于维持其结构的稳定性和功能性的发挥，有助于提高胶原蛋白的抗降解能力，使其在体内能够发挥更长的作用。

2.2 重组胶原蛋白

利用基因工程技术将人体胶原蛋白的DNA序列转入不同的宿主细胞中，通过发酵、分离纯化获得重组人源胶原蛋白。与天然动物源胶原相比，通过基因工程表达获得的重组胶原产物组分单一、安全性较高，但存在表达产量低、蛋白质活性较低等缺陷。此外，重组胶原的三螺旋结构与所表达的基因序列有关，基于单链胶原蛋白基因序列表达所得的重组胶原无法形成三螺旋构象，不能进行分泌表达。

红外光谱分析和扫描电镜观察结果表明^[2]，重组胶原蛋白与天然胶原蛋白具有不同的分子构型和聚集结构。重组胶原蛋白呈非螺旋结构，三螺旋结构是天然胶原蛋白的特征构型。呈三螺旋结构的胶原分子按特定规则平行排列成束，形成稳定的胶原纤维，是细胞外基质的重要组成部分，是维持人体皮肤的张力、弹性、坚硬度和柔软度的前提，影响皮肤的弹性、光泽、毛孔和水分。

天然胶原在皮肤组织中的电镜图[4]（Gross J, Schmitt F O. The structure of human skin collagen as studied with the electron microscope[J]. The Journal of experimental medicine, 1948, 88(5): 555.）

重组胶原蛋白电镜扫描的形貌

ACTCOL^TM医用级活性胶原电镜下的三螺旋结构形貌

三、胶原蛋白在医学美容中的应用

通过注射美容技术对面部软组织轮廓进行填充塑形是填充凹陷、改变轮廓和消除皱纹的有效治疗手段。目前在临床应用中较常选用的面部软组织注射材料按照来源不同大致可分为三类：（1）天然生物材料：胶原蛋白、透明质酸等；（2）自体移植材料：自体脂肪颗粒、自体成纤维细胞等；（3）人工合成材料：丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸阳离子聚合物等。

动物源胶原蛋白独特的三螺旋结构是重组人源胶原蛋白不可比拟的优势，因此，打破高度纯化工艺、去除致敏性和动物源性疾病病原体的传播三大瓶颈，是国内外科研人员研究的重要方向。我国作为世界农业和畜牧业的大国之一，动物胶原蛋白原料丰富，来源广泛，在基因工程的推动下，必能研发出更加丰富、质优价廉的新型胶原蛋白产品。

参考文献

[1] Sadeghi A A，Nokhasceh S，Molavi A M, et al. Synthesis and characterization of collagen/PLGA biodegradable skin scaffold fibers [J]. 2017, 4(5),309-314.

[2] 陈静涛,赵玉萍,徐政,等. 重组胶原蛋白与牛源I型胶原蛋白红外光谱研究[J]. 材料导报,2008,22(3):119-121.

[3] 冯荣欣,但年华,陈一宁,等. 胶原基生物材料在医学美容领域的研究进展[J]. 2023,37(14):244-252.

[4]Gross J, Schmitt F O. The structure of human skin collagen as studied with the electron microscope[J]. The Journal of experimental medicine, 1948, 88(5): 555.