胶原蛋白结构、性能及应用领域介绍

替代动物组织胶原，医用空间广阔。

1.简介：胶原蛋白性能优异，重组胶原为新技术路径

胶原蛋白性能优异，修复再生功能突出。胶原蛋白（以下简称“胶原“）是人体组织 器官的主要结构蛋白，约占人体蛋白质总量的 30~40%，常见于皮肤、血管、肌腱、筋膜 等部位。胶原的三螺旋结构决定其良好的生物力学性能；2）胶原的生物来源特性和同类胶 原在种属之间的高相似性决定其良好的生物相容性和可降解性；3）胶原在细胞增殖、迁移、 分化等细胞活动中发挥作用，参与人体组织器官的修复和再生。

胶原降解产物为短肽和氨基酸，短肽的吸收机理好于氨基酸，并具有促进胶原蛋白合 成和生理调节的双重功能。据《胶原蛋白肽生理功能的研究进展》，人体对胶原蛋白吸收 有短肽和氨基酸两种独立的吸收转运机制，相较于氨基酸载体的专一性，各种肽之间的运 转无竞争性或抑制性，吸收机制好于氨基酸。经吸收的短肽通过：1）直接参与胶原蛋白合 成；2）提高基因表达水平；3）抑制胶原蛋白分解等形式促进人体胶原的合成。同时，短 肽可参与细胞调节，大量研究证实，短肽具有抗衰，防治骨质疏松、糖尿病，抗氧化，促 进伤口愈合等功能。

重组胶原蛋白利用合成生物学方法，更适合工业化与商品化。重组胶原蛋白生产工艺 为：将胶原的天然基因序列或重新优化设计的基因序列，导入选定的宿主细胞中，获得相 对较高的表达量；通过发酵、分离、纯化手段生产重组胶原蛋白。相较动物源胶原，重组 胶原应用于人体不会产生免疫排斥和过敏反应，并具有水溶性好、可加工性强、品质可控 等优势，应用领域得到大幅拓展。 当前的重组胶原技术仍有局限，无法完全复制天然胶原。目前全球范围尚无全长的、 具备三螺旋结构的重组胶原蛋白产品落地。已产业化的两类产品中，重组人源化胶原蛋白 的安全性好于重组类胶原蛋白，成为较理想的植入类器械的材料来源。

2.应用：产业发展初期，率先渗透医美、护肤品市场

基于胶原优异的力学性能和生物学活性，相关产品广泛应用于医疗健康、护肤品和食 品饮料市场。1. 医疗健康，医用胶原发展空间大。目前相对成熟的应用包括止血材料、创面敷料、注射填充和药 物输送，在组织工程（人工皮肤、人工血管等）、硬组织修复（人工骨、骨修复等）、角 膜、神经修复等领域尚有广阔的产品开发潜力。

2. 护肤市场 护肤领域，胶原及胶原蛋白肽均是有效成分，提供保湿、抗衰、修复等功效。胶原含 有大量亲水氨基酸基团，使之具有良好的保湿效果；胶原蛋白肽易被人体吸收，参与到皮 肤细胞的生长、分裂、增殖、迁移以及分化等活动中，提供延缓皮肤衰老、促进皮肤创面 修复的作用。

3. 食品饮料 食品领域，胶原主要用于食品包材的制备，及作为功能性食品及保健品。前者利用胶 原的力学性能，胶原纤维具有良好的韧性和弹性，主要的产品形态为人造肠衣；后者主要 指胶原的降解产物胶原蛋白肽及氨基酸，被人体吸收后发挥促进胶原合成或生理调节功能， 产品形态包括粉剂、片剂、口服液、软胶囊等。重组胶原蛋白产业起航，率先切入医用敷料、功能性护肤品市场。现阶段，重组胶原 产品的主要特征为“原料即产品”，产品类型较单一，应用范围也较窄。基于重组胶原蛋 白在亲水性和可加工性上的竞争力，产品开发聚焦医用敷料及功能性护肤，2021 年国内相 关产品的市场规模分别为 48、46 亿元，合计占比近 9 成。

根据咨询机构弗若斯特沙利文预测，2027年国内重组胶原市场规模1083亿元，其中， 功能性护肤、医用敷料应用占比高，生物医用材料、医美领域成长性佳。分主要下游看， 预计 2027 年功能性护肤、医用敷料和医美领域重组胶原蛋白产品市场规模分别为 645、 255、121 亿元，22-27 年 CAGR 分别为 55%、29%、36%；虽然重组胶原蛋白“无病毒 隐患、无免疫原性”特征打开医疗应用潜力，但目前的重组技术较难建出稳定的三螺旋结 构，限制其产品开发，作为生物医用材料，预计 2027 年国内市场规模 37 亿，22-27 年 CAGR 为 40%。