يشير إلى طريقة لتحسين توتر واستقرار ألياف الكولاجين من خلال الترابط التساهمي داخل وبين جزيئات الكولاجين. تنقسم الطريقة أيضًا إلى الطريقة الفيزيائية والطريقة الكيميائية وطريقة البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة والطريقة البيولوجية. من بينها ، الطريقة الفيزيائية والطريقة الكيميائية هما أكثر طرق تعديل الارتباط المتبادل شيوعًا. تشارك في ظاهرة الحياة ونادراً ما يتم الإبلاغ عنها في تطوير المواد الطبية الحيوية القائمة على الكولاجين.
الطريقة الفيزيائية
يشمل تعديل الكولاجين بالوسائل الفيزيائية التشعيع فوق البنفسجي ، والجفاف الشديد ، والإشعاع بأشعة λ ، والربط المتقاطع الحراري. إذا تم تشعيع محلول الكولاجين بالأشعة فوق البنفسجية ، فسيحدث الترابط المتبادل بين الجزيئات ، وستزداد اللزوجة ، وسيتم تكوين مادة هلامية. تتمثل الطريقة الشائعة الاستخدام لفيلم الكولاجين فوق البنفسجي في وضع فيلم الكولاجين على ورق الألمنيوم ، على ارتفاع 20 سم من مصباح الأشعة فوق البنفسجية 254 نانومتر وإشعاعها لمدة 1 إلى 5 ساعات. أظهرت الخواص الميكانيكية واختبارات الكولاجين لأغشية الكولاجين المشعة بالأشعة فوق البنفسجية أن درجة حرارة الانكماش Ts وقدرة التحلل المائي الأنزيمي المضاد للكولاجين لأغشية الكولاجين المتشابكة كانت أعلى بكثير من تلك الموجودة في أغشية الكولاجين غير المترابطة.
يعتبر الجفاف الشديد أيضًا طريقة شائعة الاستخدام في التعديل الفيزيائي للكولاجين ، مما يؤدي إلى ربط جزيئات الكولاجين من خلال الجفاف ، وبالتالي زيادة درجة حرارة التمسخ وتحسين خصائص الكولاجين. تم تحسين التوافق الحيوي لغشاء الكولاجين المعدل ، وتقليل قابلية الذوبان في الماء ، مما أثر على التوافق الحيوي للغشاء مع بانيات العظم. تتمثل ميزة التعديل المادي للبروتين الأصلي في أنه يمكن تجنب دخول المواد الكيميائية السامة الخارجية إلى الكولاجين. العيب هو أن درجة الارتباط المتبادل لغشاء الكولاجين منخفضة ، ومن الصعب الحصول على ربط متقاطع منتظم.
الطريقة الكيميائية
تتميز الطريقة الكيميائية بدرجة أعلى من التعديل والربط المتبادل مقارنة بالطريقة الفيزيائية ، ويمكنها الحصول على ربط متقاطع موحد ، وهو فعال في تنظيم والتحكم في الخصائص المختلفة للكولاجين. لقد تم استخدامه على نطاق واسع في الكواشف الكيميائية المختلفة لربط الكولاجين لتحسين درجة الارتباط المتقاطع ، والخصائص الميكانيكية ، والتوافق الحيوي. يمكن تقسيم طريقة التعديل الكيميائي إلى ثلاث طرق: الربط المتبادل مع الكواشف الكيميائية ، وتعديل السلاسل الجانبية ، وتثبيت المواد الفعالة فيزيولوجيًا.
العوامل الكيميائية المستخدمة بشكل شائع في طريقة الربط المتبادل للكاشف الكيميائي هي الجلوتارالدهيد ، هيكساميثيلين أيزوسيانات ، كربوديميد ، ثنائي فينيل فوسفونيوم أزيد ، إلخ. من بينها ، الجلوتارالدهيد هو الكاشف الأكثر استخدامًا ، ويتم إجراء عدد كبير من التجارب. ثبت أن الجلوتارالدهيد يمكن أن يوفر ارتباطًا متقاطعًا فعالًا ، ولكنه سام للخلايا ويصعب التحكم في جرعته. بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة درجة التشابك ، تقل سعة امتصاص الماء ودرجة التورم. لن يؤدي استخدام أسيل أزيد ، بولي إيبوكسيد أو جينيبين ، وما إلى ذلك ، إلى ظهور سمية واضحة ، ويمكن الحصول على تأثير الربط المتبادل المثالي. في التقارير المبلغ عنها ، يتم استخدام عامل ربط متقاطع واحد لربط الكولاجين وتعديله ، ولكن يتم أيضًا استخدام عوامل ربط متقاطعة مختلطة. يمكن لطريقة الصمام البيولوجي أن تقلل بشكل كبير من محتوى مجموعات الكربوكسيل الحرة في نهاية الكولاجين في أنسجة الصمام. تظهر التجارب على الحيوانات أن أنسجة الصمام المعدلة يمكن أن تحافظ على استقرار جيد للأنسجة وقوة الشد الميكانيكية ، وأن اختبار الاستمناع سلبي ، وهو ما يتماشى مع التطبيقات السريرية.
تعديل السلسلة الجانبية هو تعديل كيميائي للمجموعات الأمينية والكربوكسيلية من السلسلة الجانبية لجزيئات الكولاجين لتحسين توزيع الشحنة وتمكين الكولاجين من اكتساب خصائص جديدة ، مثل aminosuccinylation للكولاجين ، والذي يمكن أن يصبح كولاجين غني بالشحنات السالبة. بالمقارنة مع الكولاجين غير المعدل ، فإن طاقة التصاق الصفائح الدموية وطاقة تكوين الفبرين ضعيفة ، ولها خصائص مضادة للتخثر. ومع ذلك ، مثل الكولاجين الغني بالشحنات الإيجابية التي يتم الحصول عليها عن طريق الكربوكسيميثيل للكولاجين ، يمكن أن تكون طاقة التصاق الصفائح الدموية والتنشيط في ظل الظروف الفسيولوجية عالية. بالمقارنة مع تعديل الارتباط المتقاطع ، تم إنجاز القليل من العمل على تعديل الكولاجين باستخدام تعديل السلسلة الجانبية في مجال المواد الحيوية.
على الرغم من أن الطرق الكيميائية يمكن أن تحصل على ارتباط متقاطع موحد ، إلا أن هناك عيوبًا مثل إدخال الكواشف السامة الخارجية وصعوبة إزالة الكواشف المتبقية. تشير بعض التقارير إلى أن تعديل الغشاء المركب للكولاجين أو الكولاجين بواسطة تقنية البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة يمكن أن يقدم مجموعات مختلفة على سطح المادة ، ويغير التركيب الكيميائي وهيكل سطح المادة ، وبالتالي يغير خصائص المادة ، مثل جعله أكثر مواقع التعرف على الخلايا وتحسين السطح. الطاقة ، وتحسين قطبية السطح ، إلخ.